Investigadores asturianos desentrañan los secretos de la luz en nanoescala

«Nature» publica el trabajo de estos científicos que han probado en el laboratorio la posibilidad hasta ahora teórica de dirigir la luz para desarrollar tecnología de la computación

Pablo Alonso González, Javier Martín Sánchez y Javier Taboada Gutiérrez
Pablo Alonso González, Javier Martín Sánchez y Javier Taboada Gutiérrez

Redaccion

Era una posibilidad teórica que ahora ha sido confirmada en laboratorio, el estudio del comportamiento de la luz a una escala más que microscópica con el problema encontrado por los científicos de que se propagaba en todas las direcciones haciendo que se perdiera mucha energía. Pero se tomaba la consideración de que, sobre determinados materiales, se pudiera guiar en una dirección específica. Es lo que ha probado un equipo de investigadores asturianos del grupo de Nano-óptica Cuántica de la Universidad de Oviedo; un trabajo publicado en el último número de la revista Nature.

Según explicó la Universidad de Oviedo a través de una nota de prensa, el desarrollo de futuras tecnologías de la información y la comunicación depende de la manipulación no sólo de electrones, sino también de luz a escala nanométrica. «Confinar la luz en tamaños tan pequeños ha sido un importante desafío en el campo de la nanofotónica durante años. Una de las estrategias más exitosas consiste en iluminar ciertos materiales que permiten convertir luz normal en luz a la nanoescala o nanoluz mediante la excitación de unas quasipartículas llamadas polaritones. Recientemente, siguiendo esta aproximación se ha logrado observar nanoluz en materiales bidimensionales como el grafeno y el nitruro de boro hexagonal. Sin embargo, aunque la nanoluz en estos materiales muestra propiedades extraordinarias, como la posibilidad de ser modificada eléctricamente en el grafeno, siempre se ha observado que se propaga a lo largo de todas las direcciones de la superficie del material disipando energía bastante rápido, lo que limita enormemente su potencial para el desarrollo de nuevas aplicaciones».

Sin embargo, los trabajos de Pablo Alonso González, investigador Distinguido de la Universidad de Oviedo, en colaboración con grupos de China (Universidad de Soochow), Australia (Universidad Monash) y San Sebastián (CIC nanoGUNE), han descubierto luz confinada en la nanoescala que se propaga únicamente a lo largo de direcciones específicas en un material bidimensional natural, el trióxido de molibdeno. La teoría señalaba que la luz en la nanoescala puede propagarse únicamente a lo largo de direcciones específicas en la superficie de determinados materiales bidimensionales en los que las propiedades electrónicas y estructurales varían con la dirección. En este caso, la velocidad y la longitud de onda de la nanoluz dependen en gran medida de la dirección en la que se propaga. Esta propiedad posibilita la existencia de luz altamente direccional en forma de rayos confinados en la nanoescala, que podría encontrar aplicaciones en nuevos tipos de sensores, control de calor o incluso computación cuántica.

«Fue increíble descubrir luz en la nanoescala viajando a lo largo de ciertas direcciones en un material natural, hasta ahora este comportamiento solo se había contemplado desde un punto de vista teórico», explicó Javier Taboada Gutiérrez, estudiante de doctorado en el grupo de Nano-óptica Cuántica. Además de su propagación direccional, el estudio también revela que la nanoluz de su estudio puede existir durante periodos de tiempo extraordinariamente largos. «Parece tomar una autopista en la nanoescala; viaja a lo largo de ciertas direcciones casi sin obstáculos», explicó Pablo Alonso González.

«Creo que nuestros hallazgos experimentales representan tan sólo el comienzo de una serie de estudios centrados en el control y la manipulación direccional de la luz en la nanoescala, que podrían impulsar el desarrollo de dispositivos nanofotónicos más eficientes para la detección óptica, el procesado de señales y el control del calor en la nanoescala», concluyó Javier Martín-Sánchez, investigador postdoctoral Clarín en el grupo de Nano-óptica Cuántica de la Universidad de Oviedo.

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