Mar, 08/12/2020

La investigación, liderada en su parte teórica por el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), ha sido publicada en la prestigiosa revista internacional NaturePhotonics

El profesor del CUD de Zaragoza Fernando de León participa en la creación de un material en un estado mixto luz-materia llevada a cabo por un equipo de investigadores internacional

Un equipo interdisciplinar hispano-estadounidense del que han formado parte los investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) Fernando de León Pérez, profesor de Física en el Centro Universitario de la Defensa de Zaragoza, y Luis Martín Moreno, profesor de investigación en el INMA, ha desarrollado un material que contiene luz infrarroja atrapada en sus átomos, incluso cuando no está iluminado. Los hallazgos de esta investigación, que han sido publicados en la prestigiosa revista internacional NaturePhotonics, podrían permitir el desarrollo de nuevos dispositivos optoelectrónicos (que combinan luz y electrónica) de nueva generación, basados en tecnologías cuánticas.

En este estudio, liderado en la parte teórica por el INMA y en la experimental por la Universidad de Minesota, los investigadores han desarrollado un proceso innovador que permite un "acoplamiento ultrafuerte" entre la luz infrarroja (fotones) y las vibraciones atómicas de la materia (fonones) al atrapar la luz en pequeños agujeros anulares, de unos 2 nanómetros de diámetro (25.000 veces más pequeños que el ancho de un cabello humano), en una fina lámina de oro. Estas nanocavidades, similares a una versión muy reducida de los cables coaxiales que se utilizan para enviar señales eléctricas (como los cables de entrada a los televisores), se rellenaron de dióxido de silicio, que es esencialmente el material que compone el vidrio de una ventana. Gracias al uso de las tecnologías empleadas en el diseño de los chips de los ordenadores se lograron producir millones de estas cavidades que exhibían, todas ellas y de manera simultánea, este acoplamiento fotón-vibración ultrafuerte. 

El profesor de León-Pérez explica así la aportación científica del estudio: “Las nanocavidades que hemos diseñado nos permiten modificar el modo en que luz y materia interactúan. Variando de forma controlada sus dimensiones, podemos pasar del régimen de acoplamiento débil al ultrafuerte. Nuestro siguiente objetivo es emplear estos dispositivos como 'nanolaboratorios', en los que probaremos diversos materiales y evaluaremos nuevas teorías”. Por su parte, el profesor Martín-Moreno, uno de los autores principales del artículo difundido por NaturePhotonics, agrega: "Es fascinante que, en este régimen de acoplamiento, el vacío no está vacío. En cambio, contiene fotones con longitudes de onda determinadas por las vibraciones moleculares. Además, estos fotones están extremadamente confinados y son compartidos por un número mínimo de moléculas". 

Aparte de los citados investigadores del INMA, han participado en la investigación Sang-Hyun Oh, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Minnesota; Matthew Pelton, de la Universidad de Maryland; Markus B. Raschke, de la Universidad de  Colorado Boulder y Joshua D. Caldwell,de la Universidad de Vanderbilt.

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