Ángel María Andueza Unanua, ingeniero de

Analiza el comportamiento electromagnético de estructuras de cristal
fotónico y sus posibles aplicaciones prácticas
Ángel María Andueza Unanua, ingeniero de telecomunicación ha leído su tesis
doctoral en la UPNA
Ángel Andueza Unanua, ingeniero de telecomunicación, ha investigado en
su tesis doctoral el comportamiento electromagnético de estructuras de cristal
fotónico (cristales que permiten controlar y manipular el flujo de luz), con el fin
de poder desarrollar aplicaciones de interés en rango óptico, de microondas y
ondas milimétricas. Entre las aplicaciones prácticas que se han valorado se
encuentran la mejora de eficiencia de células solares, la protección
electromagnética en edificios y la fabricación de materiales que pueden variar
su comportamiento en función de la época del año.
Para llevar a cabo su estudio, Andueza desarrolló monocapas dieléctricas (que no
conducen la electricidad) de esferas, unas láminas de cartón perforadas sobre las que se
distribuyen esferas de vidrio en diferentes disposiciones. “Construimos las monocapas
sobre soportes de material transparente a las microondas, perforando el soporte y
colocando las esferas en el espacio perforado”, explica este investigador. En concreto,
“las propiedades y características mostradas por estos elementos nos permiten
plantearnos su uso en algunas áreas de la ingeniería, especialmente como
alternativas a otros sistemas ya existentes”.
Una de las características de estas estructuras es que alterando algunos parámetros
de su fabricación, por ejemplo la distancia, el ordenamiento y la disposición de las
esferas, surgen diferentes respuestas en frecuencias, con un elevado potencial de
aplicación en sistemas de transmisión ópticos y de microondas.
En concreto, se observó cómo en el espectro de transmisión de las monocapas los
picos variaban su frecuencia según lo distantes que estuvieran las esferas entre sí
(compactación). Para valores grandes de compactación (esferas más cercanas), se
apreció que los picos observados estaban muy vinculados u originados por las
resonancias propias de una esfera; sin embargo, para valores de compactación bajos
(mayor separación) la posición de los picos venía gobernada por la difracción del plano
bidimensional de esferas. Además se observó como el efecto de desordenar las
monocapas (mover las esferas de su posición ordenada original) no afectaba
sustancialmente a los resultados obtenidos ni al origen de los picos del espectro de
transmisión. Los anteriores resultados producían bandas fotónicas más planas en las
monocapas, a medida que la compactación aumentaba, llevando aparejado picos con
altos valores de resonancia y fuertes incrementos del campo eléctrico.
Posibles aplicaciones prácticas
A raíz de los resultados del trabajo de investigación, se han valorado tres
aplicaciones prácticas: la primera, su uso para mejorar la eficiencia en la
conversión óptico-eléctrica de las células solares de semiconductor; la
segunda, como sistemas de filtrado y protección electromagnética de alta
frecuencia en estructuras constructivas y edificios; y la tercera, para fabricación
Universidad Pública de Navarra. Servicio de Comunicación. Teléfono: 948 16 9007.
[email protected] . Web: http://www.unavarra.es
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de materiales que puedan variar su comportamiento en función de la época del
año.
En el caso de las células solares, se ha pensado en fabricación de películas
formadas por determinado tipo de esferas dieléctricas, desordenadas y de
diferentes tamaños, sintonizadas a las frecuencias del espectro visible e
infrarrojo. “Este tipo de película permitiría incrementar la generación de
corriente para diferentes valores de la longitud de onda de la luz y, por lo tanto,
mejorar la eficiencia total de la célula solar”. En cuanto a la protección
electromagnética en estructuras constructivas y edificios, una monocapa de
esferas dieléctricas puede ser introducida en tabiques, paredes, suelos y
techos. “Sería posible aislar completamente una región del espacio en un rango
determinado de frecuencia sólo con incluir una placa laminada de un material
de bajo índice de refracción para las microondas, sobre la que se introduzcan
las esferas dieléctricas”.
Por último, se ha valorado la fabricación de materiales ópticamente
sintonizables. Se trataría de utilizar películas formadas por esferas
nanométricas con tamaños adaptados a la frecuencia de la radiación solar
infrarroja. “Si combináramos las esferas con vidrios como los empleados en las
ventanas, podríamos controlar la radiación solar”. La radiación infrarroja es la
principal responsable del calor producido por la luz solar. “Mediante esas
películas podría filtrarse esa radiación y, en verano, evitar su entrada al interior
de los edificios, mientras que en invierno la radiación solar, menos intensa,
puede penetrar y calentar el interior“. Esta función se podría realizar utilizando
materiales de soporte para las esferas que permitan variar la distancia entre las
nanoesferas.
Su tesis doctoral, “Estudio del comportamiento electromagnético de
monocapas de esferas dieléctricas de alto índice de refracción”, ha estado
dirigida por el profesor Joaquín Sevilla Moroder, del Departamento de
Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la UPNA, y ha obtenido la clasificación de
sobresaliente cum laude.
Ingeniero de Telecomunicación por la Universidad Pública de Navarra,
Ángel María Andueza Unanua fue desde 2004 becario de investigación del
grupo de Comunicaciones ópticas y aplicaciones electrónicas de la UPNA,
donde en la actualidad trabaja como profesor asociado en el Departamento de
Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Desde el año 2006 hasta 2010 ha trabajado
en la empresa Tecdoa como ingeniero de automatización en los sectores de la
domótica, inmótica y control de iluminación. En el año 2006 recibió el primer
premio III Certamen Internacional Intercampus en la modalidad de investigación
y tesis doctorales en red, organizado por la Fundación Telefónica. Es autor
varios artículos publicados en revistas científicas, así como de una decena de
comunicaciones en congresos internacionales.
Pamplona-Iruña, 7 de octubre de 2011
Nota 1: Si desea ampliar la información, puede ontactar con Ángel
María Andueza Unanua a través del correo [email protected] o
del teléfono 620 100 971
Nota: Si desea una fotografía para completar la información, puede
descargarla en el sitio web de la Universidad Pública de Navarra
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Pie de foto 1: Ángel Andueza Unanua
Pie de foto 2: Una de las monocapas dieléctricas de esferas utilizadas en la
investigación
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