Científicos del MIT atrapan la luz
Los investigadores del MIT descubren un nuevo fenómeno que podría conducir a nuevos tipos de láser y sensores e incluso paneles solares.
Light se encuentra para ser confinado dentro de una losa plana con arreglo periódico de agujeros, aunque la luz es teóricamente «permitidos» para escapar. Los colores azules y rojos indican las superficies de campo eléctrico igual.
IMAGEN: CHIA WEI HSU
Hay varias maneras de «atrapar» un rayo de luz – generalmente con espejos, otras superficies reflectantes o materiales de alta tecnología como los cristales fotónicos.
Pero ahora los investigadores del MIT han descubierto un nuevo método para atrapar la luz que podría encontrar una amplia variedad de aplicaciones.
El nuevo sistema, desarrollado a través de modelos computarizados y demostrado experimentalmente, enfrenta a las ondas de luz contra las ondas de luz: Se pone en marcha dos ondas que tienen la misma longitud de onda, pero las fases exactamente opuestos – donde uno de onda tiene un pico, el otro tiene un canal – de manera que las ondas se anulan entre sí. Mientras tanto, la luz de otras longitudes de onda (o colores) puede atravesar libremente.
Los investigadores dicen que este fenómeno podría aplicarse a cualquier tipo de ondas: ondas sonoras, ondas de radio, los electrones (cuyo comportamiento puede ser descrito por las ecuaciones de onda), e incluso las ondas en el agua. El descubrimiento se informó esta semana en la revista Naturaleza por los profesores de la física Marin Soljačić y John Joannopoulos, profesor asociado de matemáticas aplicadas Steven Johnson, y los estudiantes de posgrado Chia Hsu Wei, Bo Zhen, Jeongwon Lee y Song-Liang Chua. » Para muchos dispositivos ópticos que desea construir «, dice Soljačić – incluyendo el láser, células solares y fibra óptica -» usted necesita una manera de limitar la luz «Con mucha frecuencia, se ha logrado el uso de espejos de diferentes tipos, incluyendo ambos espejos tradicionales y mucho más. espejos dieléctricos avanzados, así como cristales fotónicos exóticos y dispositivos que se basan en un fenómeno llamado localización de Anderson.
En todos estos casos, el paso de la luz se bloquea: En la terminología de la física, no hay estados «permitidos» para que la luz para continuar en su camino, por lo que se ven obligados a una reflexión. En el nuevo sistema, sin embargo, que no es el caso. En su lugar, la luz de una longitud de onda particular, es bloqueado por interferencia destructiva de otras ondas que son precisamente fuera de fase. «Es una forma muy diferente de confinar la luz», dice Soljačić.
Las aplicaciones posibles, se sugiere, podrían incluir láseres y sensores químicos o biológicos de gran superficie. Los investigadores vieron primero la posibilidad de este fenómeno a través de simulaciones numéricas;. continuación, la predicción fue verificada experimentalmente
Este trabajo es «muy significativa, porque representa una nueva especie de espejo que, en principio, tiene perfecto reflectividad «, dice A. Douglas Stone, profesor de física en la Universidad de Yale, que no participó en esta investigación. El hallazgo, dice, «es sorprendente, ya que se creía que las superficies de cristal fotónico todavía obedecían las leyes usuales de la refracción y la reflexión», pero en este caso no lo hacen. Piedra añade: «Esto es en realidad una realización de la famosa ‘ estado ligado en el continuo «propuesto por von Neumann y [físico teórico y matemático Eugene] Wigner en los albores de la teoría cuántica, pero en una forma práctica, realizable. Las aplicaciones potenciales de los autores mencionan, a los láseres monomodo de alta potencia y gran área química [y] los sensores biológicos, es muy intrigante y emocionante si se filtra hacia fuera. «
Fuente:MIT
