Los investigadores de la Universidad de Stanford han descubierto un método innovador para manipular la luz con la ayuda del sonido, especialmente en espacios extremadamente limitados. Publicado en un estudio en la revista CienciaMark Brongersma, profesor de ciencias de materiales e ingeniería, y el candidato a doctorado Skyler Selvin detalla un nuevo dispositivo que hace posible un control finamente coordinado sobre el color y la intensidad de la luz a escala nano.
Las implicaciones de esta tecnología pueden resonar en diferentes dominios, incluidas las pantallas de realidad y la realidad virtual, imágenes holográficas 3D, comunicación óptica e incluso el desarrollo de redes neuronales de ultrasnelle, basadas en la luz. Aunque los dispositivos que manipulan la luz con el sonido no son nuevos, este nuevo enfoque se nota porque es más pequeño y posiblemente más efectivo que los métodos existentes. La ventaja de usar ondas acústicas radica en su capacidad para vibrar rápidamente, millones de veces por segundo. Tradicionalmente, sin embargo, el desafío es que los movimientos atómicos causados por estas ondas son minúsculos, por lo que se necesitan dispositivos más grandes que ahora no son adecuados para las nano escamas de hoy.
Brongersma explicó: «En la óptica, es muy lenta. Por lo tanto, la pequeña escala de este dispositivo lo hace muy rápido». El diseño del dispositivo es intrigante simplista. Incluye un delgado espejo dorado recubierto con un polímero a base de silicona ultra delgado que solo mide unos pocos nanómetros de espesor. Los investigadores pueden ajustar el grosor de la capa de silicona en todas partes entre 2 y 10 nanómetros; Como referencia, la longitud de onda de la luz visible es de alrededor de 500 nanómetros.
En esta configuración, una serie de nanopartículas de oro, cada una de 100 nanómetros de ancho, se coloca sobre la capa de silicona. Las nanopartículas recolectan luz y se concentran entre ellos y el espejo dorado debajo, lo que reduce efectivamente la luz hacia la escala nano. Para generar ondas sonoras de alta frecuencia, los investigadores usan un altavoz de ultrasonido especializado que se conoce como un transductor mutuamente digerido. Estas ondas acústicas de superficie viajan sobre el espejo dorado, donde el polímero elástico funciona como un resorte, de modo que las nanopartículas pueden vibrar en respuesta a las ondas de sonido.
Cuando se introduce la luz en este sistema, se presiona en los pequeños agujeros oscilantes entre las nanopartículas y el espejo. Es notable que incluso los cambios sutiles en el tamaño de estos agujeros, medidos en los nanómetros, puedan cambiar considerablemente las propiedades de la luz. Con este control preciso, los investigadores pueden manipular el color y la intensidad de la luz de cualquier nanopartot.
El efecto visual creado es una reminiscencia de un cielo nocturno centelleante; Cuando la luz blanca se ilumina desde el lado y las ondas de sonido se activan, esto da como resultado una representación deslumbrante de nanopartículas multicolores contra un fondo oscuro. El espejo refleja la luz que no tiene interacción con las nanopartículas, de modo que solo la luz dispersa permanece visible, lo que mejora el efecto visual.
Brongersma expresó sorpresa sobre el potencial del dispositivo y declaró: «Rodé en el piso sonriendo» al ver los primeros resultados experimentales. Señaló que inicialmente solo esperaban un pequeño efecto de movimientos tan pequeños, pero estaban sorprendidos por la medida en que podían modular dramáticamente las propiedades de la luz.
La notable adaptabilidad y el pequeño tamaño de este dispositivo son prometedores para transformar diferentes industrias. Las aplicaciones potenciales incluyen pantallas de video ultra delgadas, comunicación óptica rápida y auriculares de realidad virtual holográfica compacta que podrían reemplazar la extensa tecnología que se usa actualmente. Brongersma concluyó: «Si podemos controlar la luz de manera tan efectiva y dinámica, podemos hacer todo con la luz que podríamos desear: agujero, control de paquete, pantallas 3D, todo».
