Investigadores han desarrollado una nueva técnica para suprimir la transferencia de calor radiativa a través de distancias micrométricas, un avance crucial para la eficiencia energética en nanodispositivos. Utilizando metasuperficies de nitruro de boro hexagonal (hBN) con dispersión diseñada, han logrado reducir el flujo de calor radiativo en un factor de 10 a temperatura ambiente. Este logro supera las limitaciones de los métodos anteriores, que solo podían suprimir el calor en bandas de frecuencia estrechas o requerían temperaturas criogénicas.

La transferencia de calor radiativa en el campo cercano se vuelve dominante a escalas micrométricas y nanométricas, superando la conducción y la convección. Esto es particularmente relevante en dispositivos como memorias de cambio de fase, discos duros y células termofotovoltaicas, donde el control preciso del calor es esencial para un rendimiento óptimo. La supresión de este tipo de transferencia de calor es un desafío debido a la naturaleza de onda evanescente de los modos plasmónicos y fonónicos polares que median el transporte.

El equipo diseñó metasuperficies de hBN con una estructura periódica que permite la ingeniería de la dispersión de los fonones polares. Al manipular la geometría de los patrones, pudieron modificar la densidad de estados fotónicos y, por ende, la transferencia de calor radiativa. Los resultados experimentales, validados con simulaciones, mostraron una supresión de hasta el 90% del flujo de calor radiativo en un amplio rango de frecuencias, desde el infrarrojo medio hasta el lejano. Esta supresión se mantuvo efectiva a temperatura ambiente, lo que abre la puerta a su aplicación en tecnologías existentes.

Este avance tiene implicaciones significativas para el diseño de dispositivos nanométricos más eficientes y fiables. La capacidad de controlar el calor radiativo de forma tan efectiva podría conducir a nuevas generaciones de sistemas de gestión térmica, sensores infrarrojos de alto rendimiento y dispositivos de recolección de energía. Los próximos pasos incluyen la integración de estas metasuperficies en prototipos de dispositivos para demostrar su impacto en escenarios reales y explorar la optimización de los materiales para lograr una supresión aún mayor.