La propagación de la luz en materiales desordenados es un tema de gran interés para la comunidad científica, con aplicaciones en los campos de la fotónica y las energías renovables y el descubrimiento de nuevos fenómenos fascinantes relacionados con la física de las olas.

Un equipo de investigadores con diferente experiencia en los campos de la espectroscopia óptica, la fotónica y la ciencia de los materiales ha informado sobre un nuevo efecto físico que demuestra la naturaleza coherente de la luz espontánea dispersada por Raman. La obra, publicado recientemente en Fotónica de la naturaleza con el título "Retrodispersión coherente de la luz Raman, "allana el camino para el desarrollo de un nuevo campo de investigación sobre sistemas fotónicos complejos que explotan tanto la luz dispersa elástica (Rayleigh) como la inelástica (Raman).

"Un denso bosque de hilos de silicio ultrafinos dispuestos de forma desordenada, en el que las ondas de luz rebotan de un lado a otro innumerables veces antes de salir, es el material que nos permitió desvelar este nuevo fenómeno. Lo que observamos como un efecto físico macroscópico es la coherencia entre las ondas de luz dispersas Raman, que ocurre típicamente en la escala de nanómetros, dada por la longitud de coherencia del fonón, "dice el artículo de Barbara Fazio (CNR-IPCF, Messina), Matteo Galli (Universidad de Pavía), Francesco Priolo (Universidad de Catania y CNR-IMM) y Diederik Wiersma (LENS, Universidad de Florencia), quien dirigió el estudio.

El fenómeno físico se conoce como retrodispersión coherente de luz, que se ha observado y estudiado durante mucho tiempo solo para la luz dispersada elásticamente y ahora también se ha demostrado para la dispersión de la luz inelástica (Raman). La retrodispersión coherente de la luz es un efecto de interferencia muy sutil que se produce en medios de dispersión desordenada (como polvos semiconductores o suspensiones de micropartículas como leche o niebla). en el que la coherencia de onda se conserva incluso después de una gran cantidad de eventos de dispersión aleatoria, eventualmente manifestándose como un máximo de interferencia en la dirección exacta de retrodispersión. El equipo de investigadores demostró que esta evidencia experimental sorprendentemente sobrevive también para la dispersión de luz inelástica, como el proceso Raman espontáneo, siempre que se conserve la información óptica de la onda que se propaga. En este tipo de evento de dispersión inelástica, la luz pierde una pequeña parte de su energía al cambiar la longitud de onda (color). Su coherencia de fase, sin embargo, se conserva por muy poco tiempo, por lo que aún es posible la interferencia entre ondas dispersas Raman.

El máximo observado de interferencia en la dirección exacta de retrodispersión es, por lo tanto, una firma de la naturaleza coherente de los procesos de dispersión Raman individuales. Hasta la fecha, La evidencia sobre las propiedades de coherencia de la dispersión Raman se ha informado solo al observar la escala nanoscópica, mediante complejos experimentos de campo cercano que utilizan puntas muy afiladas o mediante técnicas de resolución en tiempo ultrarrápidas. Esta vez, sin embargo, los investigadores no se basaron en experimentos complejos o técnicas avanzadas. La combinación de las propiedades estructurales únicas de un nanomaterial a base de silicio, un procedimiento experimental preciso y, sobre todo, La lluvia de ideas efectiva y la sinergia entre los grupos de investigación fueron los únicos ingredientes para la observación de un nuevo fenómeno físico inesperado. que abre el camino a nuevos e importantes descubrimientos.