Los planes de SPIE Optics + Photonics 2025 para la luz del sol: reflejarla para enfriar edificios, capturarla en el espacio y fotosíntesis artificial

San Diego ha vuelto a convertirse este verano en el epicentro de la investigación óptica y fotónica con la celebración de SPIE Optics + Photonics 2025, centrada en campos tan diversos como la energía sostenible, la ingeniería óptica aplicada a satélites y láseres, la gemología y los materiales orgánicos para dispositivos optoelectrónicos. El congreso ha mostrado con claridad que la fotónica está llamada a desempeñar un papel esencial en la transición energética y en el desarrollo de nuevas aplicaciones con utilidad directa en la vida cotidiana.

Según ha informado SPIE, Shanhui Fan, de la Universidad de Stanford, ha destacado cómo la ingeniería fotónica permite manipular la radiación térmica de formas impensables hace apenas unos años. Su grupo ha desarrollado películas ópticas multicapa capaces de reflejar hasta el 97% de la luz solar, a la vez que emiten energía térmica hacia la atmósfera. Este tipo de materiales permitiría un enfriamiento radiativo de edificios incluso a plena luz del día, que reduciría la dependencia de sistemas de aire acondicionado y, en consecuencia, el consumo eléctrico.

Fan ha descrito, además, la integración de estas tecnologías en sistemas híbridos, como tuberías de agua refrigeradas pasivamente, que podrían multiplicar la eficiencia energética de infraestructuras urbanas.

Por su parte, Harry A. Atwater, de Caltech, ha expuesto tres grandes retos para la fotónica en la agenda de sostenibilidad: el control de la radiación térmica, la producción de combustibles solares y la captura de energía en el espacio. En relación con la Ley de Kirchoff, Atwater señaló que los avances recientes en estructuras fotónicas permiten romper la reciprocidad entre absorción y emisión, lo que abre la puerta a aprovechar el calor residual de procesos industriales.

El investigador también ha hablado de la “fotosíntesis artificial” para transformar luz solar y CO₂ en combustibles líquidos sostenibles, con potencial para sustituir derivados fósiles en sectores críticos como la aviación. Su tercer desafío ha rozado el terreno de la ciencia ficción: sistemas capaces de recolectar la luz solar en el espacio y transmitirla de forma segura a la Tierra, para conseguir eliminar la dependencia del ciclo día-noche en la producción solar. Aunque ha reconocido que aún quedan obstáculos técnicos y económicos, destacó que su equipo trabaja en colectores y transmisores que podrían abaratar esta alternativa en el futuro.

Ingeniería óptica

La sesión plenaria de ingeniería óptica ha trasladado el debate desde los retos globales de la energía hasta las necesidades técnicas de sistemas ópticos en condiciones extremas. Sara Karami, de Ansys Inc., ha presentado el enfoque STOP (Structural Thermal Optical Performance), una metodología de simulación para prever cómo los cambios térmicos y estructurales afectan al rendimiento de sistemas ópticos como láseres de alta potencia o satélites cúbicos.

Karami ha afirmado que muchos de estos sistemas “no cumplirán los requisitos si no se consideran los efectos estructurales y térmicos durante el diseño”, y ha destacado la importancia de las simulaciones para reducir costes y garantizar fiabilidad en entornos hostiles, desde fábricas hasta órbitas terrestres.

El segundo ponente, Tsung-Han Tsai, del Instituto Gemológico de América (GIA), ha mostrado cómo la óptica se aplica también a la industria de la joyería. En un sector valorado en más de 100.000 millones de dólares, tecnologías como la espectroscopía permiten diferenciar diamantes naturales de los cultivados en laboratorio y aportan transparencia a un mercado en el que la confianza es fundamental. Tsai ha recordado que el 97% de los diamantes naturales presentan centros de vacantes de nitrógeno, un rasgo ausente en los sintéticos, y que estas técnicas analíticas serán esenciales para mantener la credibilidad del comercio global.

Materiales orgánicos

La tercera gran plenaria se ha centrado en los materiales orgánicos y sus aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos. Chihaya Adachi, de la Universidad de Kyushu, ha repasado avances en emisores OLED azules y en mecanismos de conversión ascendente de triplete a singlete, fundamentales para mejorar la eficiencia y la vida útil de los dispositivos. También ha destacado experimentos con dispositivos termoeléctricos orgánicos aplicables a textiles inteligentes o lentes de contacto con capacidad de generación energética.

La investigadora Ruth Shinar, de la Universidad Estatal de Ciencia y Tecnología de Iowa, ha ofrecido una visión panorámica de los fotodetectores orgánicos y OLED en sensores, espectrómetros portátiles y sistemas de diagnóstico médico. Ha enfatizado que estos dispositivos pueden fabricarse en sustratos flexibles, lo que amplía su campo de aplicación.

Por último, Emil J.W. List-Kratochvil, de la Universidad Humboldt, ha presentado los últimos avances en impresión de inyección de tinta aplicada a la optoelectrónica. Aunque ha advertido de las limitaciones de imprimir componentes con requisitos complejos, ha defendido la integración híbrida de tecnologías y la exploración de tintas avanzadas, incluidas las perovskitas. Su visión apunta hacia una fabricación más ágil y escalable de dispositivos emisores de luz y células solares orgánicas.