En 1884, un maestro de escuela y teólogo llamado Edwin Abbott escribió una novela llamada Flatland, que cuenta la historia de un mundo poblado por formas bidimensionales sensibles. Aunque pretende ser una sátira de las rígidas normas sociales victorianas, Flatland ha fascinado durante mucho tiempo a los matemáticos yfísicos y sirvió de escenario para muchos experimentos mentales.
Uno de esos experimentos mentales: ¿Cómo se puede controlar la luz en dos dimensiones?
Cuando una onda de luz está confinada en un plano bidimensional por ciertos materiales, se convierte en algo conocido como polaritón, una partícula que difumina la distinción entre luz y materia. Los polaritones tienen implicaciones emocionantes para el futuro de los circuitos ópticos porque, a diferencia de los circuitos electrónicos integrados, la óptica integrada es difícil de miniaturizar con materiales de uso común. Los polaritones permiten que la luz se limite estrechamente a la nanoescala, incluso potencialmente al espesor de unos pocos átomos.
El desafío es que todas las formas que tenemos actualmente para controlar la luz lentes, guías de ondas, prismas son tridimensionales.
"La capacidad de controlar y confinar la luz con circuitos ópticos totalmente reprogramables es vital para futuros dispositivos nanofotónicos altamente integrados", dijo Michele Tamagnone, becaria postdoctoral en Física Aplicada en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard MARES.
Ahora, Tamagnone y un equipo de investigadores de SEAS han desarrollado componentes ópticos regrabables para ondas de luz de superficie. La investigación se publicó en Comunicaciones de la naturaleza .
En una investigación anterior, el equipo, dirigido por Federico Capasso, el profesor Robert L. Wallace de física aplicada y el investigador principal de Vinton Hayes en ingeniería eléctrica, demostró una técnica para crear y controlar polaritones atrapando la luz en una laminilla de boro hexagonalnitruro. En este estudio, los investigadores colocaron esas escamas en la superficie de un material conocido como GeSbTe GST, los mismos materiales que se usan en la superficie de los CD regrabables y los discos Blu-ray.
"La propiedad regrabable de GST usando pulsos láser simples permite grabar, borrar y reescribir bits de información. Usando ese principio, creamos lentes, prismas y guías de ondas escribiéndolos directamente en la capa de material", dijo Xinghui Yin, unbecario postdoctoral en SEAS y co-primer autor del estudio.
Las lentes y prismas de este material no son objetos tridimensionales como en nuestro mundo, sino formas bidimensionales, como lo serían en Flatland. En lugar de tener una lente semiesférica, los polaritones del material Flatland-esc pasana través de un semicírculo plano de material refractor que actúa como una lente. En lugar de viajar a través de un prisma, viajan a través de un triángulo y en lugar de fibras ópticas, los polaritones se mueven a través de una línea simple, que guía las ondas a lo largo de un camino predefinido.
Mediante una técnica conocida como microscopía de campo cercano, que permite obtener imágenes de características mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz, los investigadores pudieron ver estos componentes en funcionamiento. También demostraron por primera vez que es posible borrary reescriban los componentes ópticos que crearon.
"Esta investigación podría conducir a nuevos chips para aplicaciones como la detección química de una sola molécula, ya que los polaritones en nuestros dispositivos regrabables corresponden a frecuencias en la región del espectro donde las moléculas tienen sus huellas dactilares de absorción reveladoras", dijo Capasso.
Fue apoyado por la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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