La fotografía mide la cantidad de luz de diferentes colores que incide en la película fotográfica. Sin embargo, la luz también es una onda y, por lo tanto, se caracteriza por la fase. La fase especifica la posición de un punto dentro del ciclo de la onda y se correlaciona con la profundidad de la información, lo que significaque registrar la fase de luz dispersada por un objeto puede recuperar su forma 3D completa, que no se puede obtener con una simple fotografía. Esta es la base de la holografía óptica, popularizada por los hologramas de fantasía en películas de ciencia ficción como Star Wars.
Pero el problema es que la resolución espacial de la foto / holograma está limitada por la longitud de onda de la luz, alrededor o justo debajo de 1? M 0.001 mm. Eso está bien para objetos macroscópicos, pero comienza a fallar al ingresarreino de la nanotecnología.
Ahora los investigadores del laboratorio de Fabrizio Carbone en EPFL han desarrollado un método para ver cómo se comporta la luz en la escala más pequeña, mucho más allá de las limitaciones de longitud de onda. Los investigadores utilizaron los medios fotográficos más inusuales: electrones que se propagan libremente. Utilizado en su microscopio electrónico ultrarrápido, el métodopuede codificar información cuántica en un patrón de luz holográfico atrapado en una nanoestructura, y se basa en un aspecto exótico de la interacción de electrones y luz.
Los científicos utilizaron la naturaleza cuántica de la interacción electrón-luz para separar los haces de referencia electrónica y de imagen electrónica en energía en lugar de espacio. Esto hace posible ahora usar pulsos de luz para cifrar información sobre la función de onda electrónica, quese puede mapear con microscopía electrónica de transmisión ultrarrápida.
El nuevo método puede proporcionarnos dos beneficios importantes: Primero, información sobre la luz misma, lo que lo convierte en una herramienta poderosa para obtener imágenes de campos electromagnéticos con precisión de attosegundos y nanómetros en tiempo y espacio. Segundo, el método puede usarse en aplicaciones de computación cuánticapara manipular las propiedades cuánticas de los electrones libres.
"La holografía convencional puede extraer información 3D midiendo la diferencia en la distancia que recorre la luz desde diferentes partes del objeto", dice Carbone. "Pero esto necesita un haz de referencia adicional desde una dirección diferente para medir la interferencia entre los dos.El concepto es el mismo con los electrones, pero ahora podemos obtener una mayor resolución espacial debido a su longitud de onda mucho más corta. Por ejemplo, pudimos grabar películas holográficas de objetos que se mueven rápidamente usando pulsos de electrones ultracortos para formar los hologramas ".
Más allá de los cálculos cuánticos, la técnica tiene la resolución espacial más alta en comparación con las alternativas, y podría cambiar la forma en que pensamos acerca de la luz en la vida cotidiana ". Hasta ahora, la ciencia y la tecnología se han limitado a la propagación libre de fotones, utilizados en dispositivos ópticos macroscópicos", dice Carbone." Nuestra nueva técnica nos permite ver qué sucede con la luz a nanoescala, el primer paso para la miniaturización e integración de dispositivos de luz en circuitos integrados ".
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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