en un estudio reciente publicado en ciencia , investigadores del ICFO - El Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona, España, junto con otros miembros del Graphene Flagship, alcanzaron el máximo nivel de confinamiento de la luz. Han podido confinar la luz a un espacio de un átomo, ello más pequeño posible. Esto allanará el camino hacia interruptores, detectores y sensores ópticos ultrapequeños.
La luz puede funcionar como un canal de comunicación ultrarrápido, por ejemplo, entre diferentes secciones de un chip de computadora, pero también se puede utilizar para sensores ultrasensibles o láseres a nanoescala en chip. Actualmente se están investigando mucho sobre cómo mejorardispositivos retráctiles que controlan y guían la luz.
Las nuevas técnicas que buscan formas de confinar la luz en espacios extremadamente pequeños, mucho más pequeños que los actuales, han ido en aumento. Los investigadores habían descubierto anteriormente que los metales pueden comprimir la luz por debajo de la escala de longitud de onda límite de difracción, pero un mayor confinamiento lo haríasiempre tienen el costo de una mayor pérdida de energía. Este problema fundamental ya se ha superado.
"El grafeno sigue sorprendiéndonos: nadie pensó que limitar la luz al límite de un átomo sería posible. Abrirá un conjunto completamente nuevo de aplicaciones, como las comunicaciones ópticas y la detección a una escala por debajo de un nanómetro", dijo el profesor ICREAFrank Koppens en ICFO - Instituto de Ciencias Fotónicas en Barcelona, España, quien dirigió la investigación.
Este equipo de investigadores, incluidos los del ICFO España, la Universidad de Minho Portugal y el MIT EE. UU., Utilizó pilas de materiales bidimensionales, llamados heteroestructuras, para construir un nuevo dispositivo nanoóptico. Tomaron un grafenomonocapa que actúa como un semimetálico, y sobre ella apilaron una monocapa hexagonal de nitruro de boro hBN un aislante, y encima de ésta depositaron una serie de varillas metálicas. Usaron grafeno porque puede guiar la luz en elforma de plasmones, que son oscilaciones de los electrones, que interactúan fuertemente con la luz.
"Al principio estábamos buscando una nueva forma de excitar los plasmones de grafeno. En el camino, descubrimos que el confinamiento era más fuerte que antes y las pérdidas adicionales mínimas. Así que decidimos ir al límite de un átomo con resultados sorprendentes.", dijo David Alcaraz Iranzo, autor principal del ICFO.
Al enviar luz infrarroja a través de sus dispositivos, los investigadores observaron cómo los plasmones se propagaban entre el metal y el grafeno. Para alcanzar el espacio más pequeño concebible, decidieron reducir la brecha entre el metal y el grafeno tanto como fuera posible paraver si el confinamiento de la luz seguía siendo eficiente, es decir, sin pérdidas de energía adicionales. Sorprendentemente, vieron que incluso cuando se usaba una monocapa de hBN como espaciador, los plasmones todavía estaban excitados y podían propagarse libremente mientras estaban confinados a un canal de soloun átomo de espesor. Lograron encender y apagar esta propagación del plasmón, simplemente aplicando un voltaje eléctrico, demostrando el control de la luz guiada en canales menores de un nanómetro.
Esto permite nuevos dispositivos optoelectrónicos que tienen solo un nanómetro de grosor, como interruptores, detectores y sensores ópticos ultrapequeños. Debido al cambio de paradigma en el confinamiento del campo óptico, ahora se pueden explorar interacciones extremas luz-materia que no eranLa caja de herramientas a escala de átomo de materiales bidimensionales ahora también ha demostrado ser aplicable para muchos tipos de nuevos dispositivos en los que tanto la luz como los electrones pueden controlarse incluso hasta la escala de un nanómetro.
El profesor Andrea C. Ferrari, oficial de ciencia y tecnología de Graphene Flagship y presidente de su panel de administración, agregó: "Si bien el buque insignia está impulsando el desarrollo de aplicaciones novedosas, en particular en el campo de la fotónica y optoelectrónica, noperder de vista la investigación fundamental. Los impresionantes resultados reportados en este documento son un testimonio de la relevancia para la ciencia de vanguardia del trabajo emblemático. Haber alcanzado el límite máximo del confinamiento de la luz podría conducir a nuevos dispositivos con dimensiones pequeñas sin precedentes ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por buque insignia de grafeno . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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