Un nuevo experimento que aparece en Science muestra que las características que son incluso 100 veces más pequeñas que la longitud de onda aún pueden ser detectadas por la luz.

No podemos ver los átomos a simple vista porque son muy pequeños en relación con la longitud de onda de la luz. Este es un ejemplo de una regla general en óptica:la luz es insensible a características que son mucho más pequeñas que la longitud de onda óptica. Sin embargo, un nuevo experimento que aparece en Ciencias muestra que las características que son incluso 100 veces más pequeñas que la longitud de onda aún pueden ser detectadas por la luz.

Hanan Sheinfux y el Dr. Yaakov Lumer, del grupo del Prof. Moti Segev en el Technion -Technical Institute of Israel, llevó a cabo este estudio en colaboración con el Dr. Guy Ankonina y el Prof. Guy Bartal (Technion) y el Prof. Azriel Genack (City University of New York).

Su trabajo examina una pila de capas nanométricamente delgadas:cada capa tiene un promedio de 20, 000 veces más delgado que una hoja de papel. El grosor exacto de las capas es deliberadamente aleatorio, y normalmente este desorden nanométrico no debería tener importancia física. Pero este experimento muestra que incluso un aumento de espesor de 2 nm (~ 6 átomos) a una sola capa en algún lugar dentro de la estructura se puede sentir si la luz ilumina la estructura en un ángulo de incidencia muy específico. Es más, el efecto combinado de todas las variaciones aleatorias en todas las capas manifiesta un fenómeno físico importante llamado localización de Anderson, pero en un régimen en el que se creía que tenía efectos muy pequeños.

"Este trabajo demuestra que la luz puede quedar atrapada en estructuras mucho más delgadas que la longitud de onda de la luz y que los cambios mínimos en esta estructura son observables, ", dijo el Dr. Genack." Esto hace que la estructura sea muy sensible al medio ambiente ".

El descubrimiento de la localización electrónica en 1958, por la que Anderson fue galardonado con el Premio Nobel en 1977, es el fenómeno en el que el desorden convierte un sistema de conductor a aislante. Se ha demostrado que el fenómeno es un fenómeno ondulatorio general y se aplica tanto a la luz y el sonido como a los electrones. La localización de Anderson es un efecto notoriamente difícil de demostrar en el laboratorio. Generalmente, la localización no tiene prácticamente ningún efecto cuando las características aleatorias de una muestra son mucho más pequeñas que la longitud de onda. En efecto, la disposición aleatoria de los átomos en un medio desordenado como el vidrio no es observable con luz visible:el vidrio se ve completamente homogéneo, incluso bajo el mejor microscopio óptico. Sin embargo, el efecto de localización observado en este experimento reciente es sorprendentemente potente.

Como un crudo análogo a la física que permite estos resultados, intente hablar con un amigo en la misma habitación con un motor ruidoso. Una forma de hacerse oír es elevar la voz por encima del sonido del motor. Pero también podría ser posible hablar si puede encontrar un lugar tranquilo en el ruido, donde el sonido del motor es relativamente débil. El sonido del motor es análogo a la influencia "promedio" de las capas y elevar la voz es lo mismo que usar un desorden "fuerte" con componentes del tamaño de una longitud de onda. Sin embargo, Este experimento ha demostrado que tales estructuras exhiben un "punto excepcional" que es equivalente al lugar silencioso de la habitación. Es un punto donde, incluso si el trastorno es débil (nanométrico), el efecto medio de la estructura es aún más débil. Las partes del experimento realizadas en las proximidades de este punto muestran, por tanto, una mayor sensibilidad al desorden y exhiben la localización de Anderson.

Estos hallazgos son una prueba de concepto que puede allanar el camino para nuevas aplicaciones importantes en la detección. Este enfoque puede permitir el uso de métodos ópticos para realizar mediciones de alta velocidad de defectos nanométricos en chips de computadora y dispositivos fotónicos.