Los científicos llogren que la lluz pórtese como un verdaderu rayu, de manera concentrada y directa, como un pequenu láser que se mueve ensin esviase a lo llargo d'una trayectoria única | La novedosa configuración dexa non solo xenerar rayos de lluz na nanoescala, sinón tamién modificar la so dirección a prestar namá afaciendo la frecuencia de la lluz utilizada | L'afayu abre la puerta a nuevos dispositivos en nanofotónica como nanorouters o nanobiosensores, y podría ser implementáu n'aplicaciones para'l control del calor na nanoescala, o a más llargu plazu, en computación cuántica y tresmisión d'información | La investigación, liderada pol grupu de Nano-Óptica Cuántica de la Universidá d'Uviéu y el Centru d'Investigación de Nanomateriales y Nanotecnología (CINN-CSIC), acaba de ser publicada na revista ‘Nature Communications’, de máximu impactu na so área de la conocencia
Un equipu internacional d'investigación llogró un nuevu finxu nel campu de la nanofotónica al reparar per primer vegada rayos de lluz arrobinándose unidireccionalmente pola superficie de materiales desaxeradamente delgaos, inclusive hasta 100.000 vegaes más finos qu'un pelo humano. La investigación, liderada pol grupu de Nano-Óptica Cuántica de la Universidá d'Uviéu y el Centru d'Investigación de Nanomateriales y Nanotecnología (CINN-CSIC), demostró que, combinando dos llámines nanométricas d'espesures bien distintes, ye posible dirixir la nanoluz en forma de rayos a lo llargo d'una única dirección. El trabayu acaba de ser publicáu na revista Nature Communications, de máximu impactu na so área de la conocencia.
N'investigaciones anteriores, el mesmu grupu yá llograra enriar (emponer) la lluz na nanoescala, faciéndola viaxar en rutes bien controlaes sobro estos materiales. Sicasí, esa lluz avanzaba bazcuyando, esto ye, con una especie de valumbu. Nesti nuevu estudiu, esti equipu llogró que la lluz pórtese como un verdaderu rayu, de manera concentrada y directa, como un pequenu láser que se mueve ensin esviase a lo llargo d'una trayectoria única. “Foi emocionante afayar qu'esta novedosa configuración dexaba non solo xenerar rayos de lluz na nanoescala, sinón tamién modificar la so dirección a prestar namá afaciendo la frecuencia de la lluz utilizada (el so color)”, esplica l'investigador predoctoral de la Universidá d'Uviéu José Álvarez Cuervu, primer autor del estudiu.
L'afayu “abre la puerta a nuevos dispositivos en nanofotónica como nanorouters o nanobiosensores, y podría ser implementáu n'aplicaciones pal control del calor na nanoescala, o a más llargu plazu, en computación cuántica y tresmisión d'información”, describe Christian Llanza, integrante tamién del grupu de Nano-Óptica Cuántica de la Universidá d'Uviéu. Esti grupu, lideráu polos profesores Pablo Alonso González y Javier Martín Sánchez, recibió apocayá un proxecto ERC Consolidator Grant, xuna de les ayudes d'investigación más potentes de la UE, que va tar dedicáu al estudiu y control de les interacciones ente lluz y materiales bidimensionales (2D) como'l grafeno.
Esti tipu de materiales son escepcionalmente finos, d'unos pocos átomos d'espesura, y tienen propiedaes úniques como xuna gran resistencia y flexibilidá. Amás, la so superficie ye dafechu plana, lo que dexa apilarlos unos enriba d'otros, como si de pieces de legu tratárense, xenerando estructures con propiedaes físiques dafechu nueves.
El mesmu grupu d'investigación demostró l'añu pasáu que, apilando trés llámines delgaes d'un mesmu material bidimensional, el trióxidu de molibdenu (MoO3), ye posible dirixir la nanoluz nuna dirección determinada. “La clave ta n'empobinar les llámines afechiscamente, yá que esisten ángulos de rotación ente les mesmes, xuna especie d'ángulos máxicos, que provoquen estos fenómenos altamente direccionales”, afirma Aitana Tarazaga, investigadora postdoctoral de la Universidá d'Uviéu ya integrante del grupu de Nano-Óptica Cuántica.
Nesta ocasión, l'equipu d'investigadores, tamién formáu pol Grupu de Nanofotónica 2D del Donostia International Physics Center (DIPC) n'España y en collaboración con dellos grupos d'investigación partíos a lo llargo de too el mundu --ente los que destaquen la universidá de Vanderbilt en Nashville, EEXX, o'l reconocíu institutu Max Planck, en Berlín--, utilizó un esquema distintu. En cuenta de apilar trés llámines d'espesures similares, el investigadores asitiaron xuna única llámina bien delgada sobro otra de muncha mayor espesura. “Esti esquema non solo camuda totalmente cómo interacciona la lluz col material, sinón qu'amás facilita la so construcción y manexu”, afirma Ana Isabel Fernández Tresguerres-Matu, investigadora predoctoral de la Universidá d'Uviéu y coautora del artículu.
Amás, estos nuevos dispositivos dexen dirixir la lluz nuna dirección determinada, que puede afaese modificando el color de la lluz utilizada, lo qu'en física se conoz como la frecuencia de la lluz. Asina, lluces de distinta frecuencia arrobinar en direcciones distintes pola superficie de la estructura. “Poder afaer la dirección na que s'arrobinen rayos de nanoluz variando la so frecuencia supon xuna simplificación considerable, cuidao que nun riquir el cambéu manual de los dispositivos. Esto facilita'l so implementación nel desenvolvimientu de circuitos ópticos, según el so escalabilidad”, conclúi Pablo Alonso González, profesor de la Universidá d'Uviéu y colíder del grupu d'investigación.
Referencia
Álvarez-Cuervo, J., Obst, M., Dixit, S. et al. Unidirectional ray polaritons in twisted asymmetric stacks. Nat Commun 15, 9042 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52750-3
Pie de semeya: de izquierda a derecha, Jiahua Duan, Abel Martínez Suárez, Adam Roselló Sánchez, Pablo García, Ana Isabel Fernández-Tresguerres Mata, José Álvarez Cuervo, Gonzalo Álvarez Pérez, Christian Lanza García, Julia García Prieto, Aitana Tarazaga Martín-Luengo, Enrique Terán García, Pablo Alonso González y Javier Martín Sánchez, miembros del grupo de Nano-Óptica Cuántica de la Universidad de Oviedo.
