A fines del siglo XVIII, Ernst Chladni, científico y músico, descubrió que las vibraciones de una placa rígida podían visualizarse cubriéndola con una fina capa de arena y dibujando un arco sobre su borde. Con el movimiento del arco, ella arena rebota y cambia, acumulándose a lo largo de las líneas nodales de la vibración. El descubrimiento de estos patrones por parte de Chladni le valió el apodo de "padre de la acústica". Su descubrimiento todavía se usa en el diseño y construcción de instrumentos acústicos, como guitarras y violines.
Recientemente, los investigadores han descubierto un efecto similar con objetos vibratorios mucho más pequeños excitados por las ondas de luz. Cuando la luz láser se utiliza para impulsar el movimiento de una membrana delgada y rígida, desempeña el papel del arco en el experimento original de Chladni y la membranavibra en resonancia con la luz. Los patrones resultantes se pueden visualizar a través de una serie de puntos cuánticos QD, donde estas pequeñas estructuras emiten luz a una frecuencia que responde al movimiento. El avance se informa esta semana en un artículo de portada letras de física aplicada , por AIP Publishing.
Además de ser una versión moderna de un fenómeno antiguo, el nuevo descubrimiento podría conducir al desarrollo de dispositivos de detección, así como a métodos para controlar las características de emisión de los QD. Dado que la frecuencia de luz emitida por los QD está correlacionada con el movimientode la membrana subyacente, se pueden prever nuevos dispositivos para detectar el movimiento, como acelerómetros, y también es posible una aplicación inversa, ya que el movimiento de la membrana subyacente se puede utilizar para controlar la frecuencia de la luz emitida por los QD.
Los pequeños dispositivos en el trabajo que se informan aquí consisten en una rebanada de semiconductor de 180 nanómetros de espesor, suspendida como un trampolín sobre un sustrato sólido. Una matriz de QD, análoga a la arena en el ejemplo acústico, está incrustada en la rebanada,cuyo grosor es inferior a una décima parte del uno por ciento del cabello humano.
Se utiliza un segundo láser de sonda para visualizar las resonancias resultantes. Los QD absorben la luz de la sonda y emiten un segundo pulso de luz en respuesta, que es captado por un detector y dirigido a una pantalla. Los patrones resultantes son notablemente similares a los visualizadosen el experimento acústico original de Chladni, a pesar de que el nuevo dispositivo funciona completamente con luz.
Una posible aplicación de este descubrimiento, según Sam Carter, del Laboratorio de Investigación Naval, uno de los autores del artículo, es detectar las fuerzas sutiles producidas por objetos densos cercanos. "Los materiales nucleares ocultos podrían ser detectables", dijo, "ya que se usan materiales densos como el plomo para proteger los dispositivos "
El blindaje altamente denso necesario para los materiales nucleares causa pequeñas anomalías gravitacionales y pequeños movimientos que podrían ser detectados por un dispositivo basado en el principio descubierto aquí. Los investigadores planean continuar su trabajo observando el giro electrónico. Se espera que las técnicasmedir el efecto sobre el giro aumentará la sensibilidad de los dispositivos.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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