Comprobado, hay interacción de la luz y el sonido en nanoescala

En un artículo en la revista Nature Photonics, investigadores del Grupo de Investigación Fotónica de la Universidad de Gante informan sobre un tipo peculiar de interacción luz-materia. Se las arreglaron para confinar no sólo la luz sino también el sonido de los nanocables de silicio.

Científicos de la Universidad de Gante (Bélgica) han observado por primera vez en el mundo la interacción entre la luz y el sonido en un área a nanoescala.

Sus hallazgos dilucidan la física de acoplamiento luz-materia a estas escalasm y allanan el camino para un mayor procesamiento de señales en los chips fotónicos de silicio producibles en masa.

En la última década, el campo de la fotónica de silicio ha ganado una creciente atención como un factor clave para los biosensores y  una comunicación más rápida que la electrónica convencional entre los chips de ordenador.
La tecnología se basa en estructuras diminutas conocidas como cables fotónicos de silicio, que son aproximadamente un centenar de veces más estrechos que un cabello humano típico. Estos nanocables llevan señales ópticas de un punto a otro a la velocidad de la luz. Se fabrican con el mismo conjunto de herramientas tecnológicas que los circuitos electrónicos.

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Fundamentalmente, los cables funcionan sólo porque la luz se mueve más lentamente en el núcleo de silicio que en el aire circundante y el vidrio. Así, la luz se atrapa dentro del alambre por el fenómeno de la reflexión interna total. Simplemente confinar la luz es una cosa, pero manipularla es otra. La cuestión es que un rayo de luz no puede cambiar fácilmente las propiedades de otro. Aquí es donde la interacción luz-materia entra en escena: permite a algunos fotones controlar otros fotones.

CONFINAR LUZ Y SONIDO EN NANOCABLES

En un artículo en la revista Nature Photonics, investigadores del Grupo de Investigación Fotónica de la Universidad de Gante informan sobre un tipo peculiar de interacción luz-materia. Se las arreglaron para confinar no sólo la luz sino también el sonido de los nanocables de silicio.

El sonido oscila diez mil millones de veces por segundo: mucho más rápido de lo que el oído humano puede escuchar. Se dieron cuenta de que el sonido no puede ser atrapado en el alambre por reflexión interna total. A diferencia de la luz, el sonido se mueve más rápido en el núcleo de silicio que en el aire circundante y el vidrio. De este modo, los científicos esculpieron el entorno del núcleo para asegurarse de que cualquier onda vibratoria que tratase de escapar sería realmente recuperada. De esta forma, confinaron luz y sonido al mismo núcleo de guía de ondas nanoescala, lo que supone la primera observación de este tipo en el mundo.

Atrapadas en esa zona increíblemente pequeña, la luz y las vibraciones influyen fuertemente entre sí: la luz genera sonido y el sonido cambia el color de la luz, un proceso conocido como dispersión estimulada Brillouin. Los científicos explotaron esta interacción para amplificar los colores de luz específicos.

En opinión de estos científicos, esta demostración abrirá nuevas formas de manipular la información óptica. Por ejemplo, los pulsos de luz podrían ser convertidos en pulsos sónicos y de nuevo en luz, implementando de esta manera las líneas de retardo necesarias. Además, los investigadores esperan que técnicas similares pueden aplicarse a entidades aún más pequeños, como los virus y el ADN. Estas partículas tienen vibraciones acústicas únicas que pueden utilizarse para sondear su estructura global.

 

EP – INNOVAticias

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