Investigadores de la Universidad de Oviedo hallan luz en la nanoescala con propiedades "nunca antes observadas"

Investigadores de la Universidad de Oviedo
UNIVERSIDAD DE OVIEDO
Publicado 25/10/2018 12:33:17CET

OVIEDO, 25 Oct. (EUROPA PRESS) -

Investigadores de la Universidad de Oviedo en colaboración con la Universidad Monash de Australia y el centro CIC nanoGUNE de San Sebastián, descubren luz en la nanoescala ("nanoluz") que se propaga únicamente a lo largo de determinadas direcciones en el trióxido de molibdeno, un material bidimensional natural. Además de su carácter direccional, esta nanoluz existe durante periodos de tiempo excepcionalmente largos, "lo que podría encontrar aplicaciones en nuevos tipos de sensores, control del calor o incluso computación cuántica", según ha informado la Universidad en nota de prensa.

El estudio, que ha sido publicado este jueves online en la prestigiosa revista Nature, abre la puerta al desarrollo de futuras tecnologías de la información y la comunicación, que dependen de la manipulación no sólo de electrones, sino también de luz a escala nanométrica.

Durante los últimos años, confinar la luz en tamaños tan pequeños ha sido un importante desafío en el campo de la nanofotónica. Una de las estrategias más exitosas consiste en iluminar ciertos materiales que permiten convertir luz normal en luz a la nanoescala o "nanoluz" mediante la excitación de unas quasipartículas llamadas polaritones.

Recientemente, siguiendo esta aproximación se ha logrado observar nanoluz en materiales bidimensionales como el grafeno y el nitruro de boro hexagonal. Sin embargo, aunque la nanoluz en estos materiales muestra propiedades extraordinarias, como la posibilidad de ser modificada eléctricamente en el grafeno, siempre se ha observado que se propaga a lo largo de todas las direcciones de la superficie del material disipando energía bastante rápido, lo que limita enormemente su potencial para el desarrollo de nuevas aplicaciones.

En los últimos años, se ha propuesto teóricamente que la luz en la nanoescala puede propagarse únicamente a lo largo de direcciones específicas en la superficie de determinados materiales bidimensionales en los que las propiedades electrónicas y estructurales varían con la dirección.

En este caso, la velocidad y la longitud de onda de la nanoluz dependen en gran medida de la dirección en la que se propaga. Esta propiedad posibilita la existencia de luz altamente direccional en forma de rayos confinados en la nanoescala, que podría encontrar aplicaciones en nuevos tipos de sensores, control de calor o incluso computación cuántica.

Ahora, el grupo de Nano-óptica Cuántica de la Universidad de Oviedo liderado por Pablo Alonso González, investigador Distinguido de la Universidad de Oviedo, en colaboración con grupos de China (Universidad de Soochow), Australia (Universidad Monash) y San Sebastián (CIC nanoGUNE), han descubierto luz confinada en la nanoescala que se propaga únicamente a lo largo de direcciones específicas en un material bidimensional natural, el trióxido de molibdeno (a-MoO3).

"Fue increíble descubrir luz en la nanoescala viajando a lo largo de ciertas direcciones en un material natural, hasta ahora este comportamiento solo se había contemplado desde un punto de vista teórico", ha señalado Javier Taboada Gutiérrez, estudiante de doctorado en el grupo de Nano-óptica Cuántica.

Además de su propagación direccional, el estudio también revela que la nanoluz en el trióxido de molibdeno puede existir durante periodos de tiempo extraordinariamente largos. "La luz parece tomar una autopista en la nanoescala; viaja a lo largo de ciertas direcciones casi sin obstáculos", ha explicado Pablo Alonso González. "Nuestras mediciones muestran que la nanoluz vive 40 veces más que en grafeno de alta calidad a temperatura ambiente", ha añadido.

"Creo que nuestros hallazgos experimentales representan tan sólo el comienzo de una serie de estudios centrados en el control y la manipulación direccional de la luz en la nanoescala, que podrían impulsar el desarrollo de dispositivos nanofotónicos más eficientes para la detección óptica, el procesado de señales y el control del calor en la nanoescala", ha afirmado Javier Martín-Sánchez, investigador postdoctoral Clarín en el grupo de Nano-óptica Cuántica de la Universidad de Oviedo.