Proyectos de Investigación Básica o Aplicada en Ingenierías o Biomédicas, 2020
Luis Carlos Vera Saravia; William Sabino Humpiri Nina; Victor Anthony Garcia Rivera; Frank Cahuana Cahuana; Carmelo Mayta Ojeda; Jose Luis Javier Vega Ramirez
Objetivo
Fabricar y caracterizar transformadores de luz infrarroja a luz blanca en base a vidrios de telurito dopados con iones de tierras raras y con óxido de zinc (ZnO) y óxido de germanio(GeO2) para mantener mayor transparencia y dureza respectivamente.
Resumen:
En el presente trabajo se realizará la fabricación y caracterización de transformadores de luz infrarroja a luz blanca para las posibles aplicaciones en iluminación de estado sólido y en el aumento de eficiencia en las celdas solares, busca innovaciones en el sector tanto de iluminación del estado sólido como en la energía solar. Se utilizaran vidrios teluritos dopados con tierras raras (Er3+, Yb3+, Tm3+, Eu3+) y modifica la matriz hospedera con ZnO y GeO2 para mejorar la transparencia e incremento de la dureza, respectivamente de la matriz hospedera. Con los vidrios tri/cuadri-dopados se obtendrá una sintonización del color desde el verde hasta el rojo y lograr la emisión de luz blanca e intensa por combinación del RGB. Se reportarán los espectros de excitación y emisión, así como la transferencia de energía (ET) entre los diferentes niveles de energía, tiempos de decaimiento, coordenadas cromáticas y eficiencia de transferencia de energía para el caso de los vidrios. Para los vidrios de telurito, además, se hará un estudio estructural y comprobar la existencia de cristales inmersos en el vidrio con la difracción de rayos X. Esta investigación aportará al conocimiento científico–tecnológico en el campo de la fotónica.
Palabras clave
vidrio germano-telurito , tierras raras, transferencia de energía, propiedades ópticas,generación de luz blanca,materiales multifuncionales, UNSA Arequipa
Problema central
La demanda de consumo de energía en la actualidad es mayor, queda lugar a un futuro con sistemas completamente automatizados, en ese caso el Perú y su comunidad científica toma prioridad en energías renovables. Y se da la prioridad de uso de energía limpia (sin producir contaminantes), la energía de recursos renovables. El Perú es rico en este campo con grandes aplicaciones, pero con pocas acciones en esta; Arequipa es bastante rica en radiación solar, y por lo tanto como energía eléctrica. En la actualidad el Perú prioriza el uso de energía fósil muy contaminante, debido a la política que lo apoya y el bajo costo de este. En este caso la UNSA debería tomar iniciativa ante lo que se avecina en un futuro cercano, generando tecnología independiente. La UNSA tiene recursos necesarios para producir celdas solares, y a su vez mejorar la eficiencia de estos ya que las celdas solares comerciales logran una eficiencia entre 13-22% de uso de energía. Existen muchas maneras de aumentar la eficiencia en celdas solares, como por ejemplo combinando nuevos materiales para fabricar estas, pero pocos plantean soluciones externas al sistema, el uso de la energía solar en una celda comercial es bajo y muy caro si se busca uno con mayor eficiencia el costo aumenta. Es necesario buscar la manera de hacer un mejor uso de toda la radiación solar y buscar soluciones externas a una celda solar con mayor eficiencia ya que el costo sería menor. Por otro lado, la iluminación es clave en la calidad de vida de las poblaciones dado que, si no existe una adecuada iluminación, se originan problemas relacionados a la salud de las personas, llegando a tener mayores consecuencias como dolores de cabeza, fatiga óptica, trastornos oculares, entre otros. Estas son situaciones que afectan la salud, el estado de ánimo y la productividad; por lo que la función más relevante de la iluminación en los espacios es apoyar las tareas por quienes los habitan, por lo tanto es importante que todas las zonas pobladas tengan una adecuada iluminación, más aun en los ambientes de alta pobreza o rurales donde los transformadores de luz blanca serían adecuados dado su bajo consumo eléctrico ya que podrían funcionar con energías renovables como, por ejemplo, la energía solar
Hipótesis planteada
A partir de los vidrios teluritos dopados con diferentes concentraciones de tierras raras: Er3+, Yb3+, Eu3+ y Tm3+; y modificando la concentración de GeO2 para darle mayor dureza como también añadiendo ZnO en diferentes concentraciones para incrementar su transparencia. Se obtiene un material transformador de luz que al ser incidido por un láser de longitud de onda de 980 nm el vidrio telurito ya dopado emitirá espectros en los colores rojo, verde y azul esta mezcla de longitudes de onda producirá luz blanca.
Resultados esperados
01 artículo aceptado para publicación por parte del Investigador Principal, los Co-investigadores y el co-investigador externo para publicación en revistas indizadas en la base Scopus o Web of Science
01 artículo aceptado para publicación por parte del investigador de pregrado en co-autoría del investigador principal y el co-investigador externo para publicación en revistas indizadas en la base Scopus o Web of Science
02 Estudiantes o egresados UNSA titulados/graduados con la opción de Tesis formato artículos en Física, con publicaciones en revistas indizadas en bases Scopus o Web of Science
02 ponencias de los resultados intermedios o finales de la investigación presentadas en eventos científicos de nivel internacional o nacional
05 Profesionales Capacitados (pasantías, cursos talleres, etc. con duración mayor a 24HH)
01 solicitudes de PI (patente inudstrial, modelo de utilidad, diseño industrial, derecho de autor / OBTENTOR, registro de marca o varietal) en caso corresponda
01 Libro redactado en lenguaje comun y corriente con fines de divulgacion de la investigación.
Impactos esperados
Nuestra Universidad Nacional de San Agustín como gestora de nuevos conocimientos en el área de materiales, fotónica y plasmónica. Sera la primera en estas tecnologías a nivel regional y Nacional, que ayudará a un nuevo conocimiento de transformar la energía solar, no solo para mejorar las fotoceldas solares con mas eficiencia, también aprovechara la transformación de la radiación electromagnético entre el Infrarrojo y la radiación Ultravioleta, que producirá dentro los vidrios germano-teluritos dopados con Erbio, la iluminación de luz blanca que ayudara a muchos familias tener luz a bajo costo.