Los físicos que trabajan con el investigador Oriol Romero-Isart idearon un nuevo esquema simple para generar teóricamente campos electromagnéticos arbitrariamente cortos y enfocados. Esta nueva herramienta podría usarse para detección precisa y en microscopía.

Microondas Radiación de calor, la luz y la radiación X son ejemplos de ondas electromagnéticas. Muchas aplicaciones requieren enfocar los campos electromagnéticos a pequeñas dimensiones espacio-temporales. Los ingenieros pueden usar diferentes métodos para lograr esto. En el diario Cartas de revisión física , investigadores del grupo de Oriol Romero-Isart en el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI) y el Instituto de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck junto con Ignacio Cirac y Theodor Hänsch en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, Munich, han publicado un nuevo esquema para generar campos electromagnéticos ultraenfocados.

Comportamiento sorprendente

Cuando la corriente eléctrica fluye a través de una bobina, produce ondas electromagnéticas que se propagan en todas direcciones. Cuando la bobina se coloca dentro de un cilindro que refleja perfectamente las ondas, ocurre un fenómeno sorprendente. "Con esta configuración se podrían generar pulsos enfocados arbitrariamente y pulsos cuasi equidistantes, ", dice el científico junior Patrick Maurer." Los modos de guía de ondas más excitados, cuanto más enfocados se vuelven los campos electromagnéticos ". Los físicos teóricos caracterizaron analíticamente el sistema hasta tal punto que, basado en los reflejos de las ondas electromagnéticas en el interior del cilindro, pudieron diseñar un pulso de corriente que excita un número claramente definido de modos. "Debido a las propiedades específicas del sistema, el pulso actual debe ajustarse solo ligeramente para cambiar el número de modos o, en otras palabras, para enfocar el campo con más fuerza. La frecuencia media del pulso básicamente sigue siendo la misma, "explica Jordi Prat-Camps, Postdoctorado en el equipo de investigación de Romero-Isart. El espectro del campo generado está determinado por el radio del cilindro. Por ejemplo, Se pueden generar pulsos de microondas enfocados utilizando un cilindro de varios centímetros de grosor.

Desafíos tecnológicos

Los físicos de Innsbruck pudieron confirmar sus cálculos analíticos con simulaciones numéricas. Demostraron que los campos mantuvieron sus propiedades únicas durante algún tiempo después de salir del cilindro a través de una de las aberturas. Este nuevo concepto es de interés para aplicaciones tecnológicas que requieren campos ultraenfocados para funcionar. Por ejemplo, en el campo de la microscopía, este nuevo esquema podría facilitar el desarrollo de dispositivos aún más precisos. Para implementar su esquema, los físicos señalan dos requisitos:"Primero, Necesitamos encontrar un material que refleje perfectamente en un amplio rango de frecuencias, "dice Prat-Camps". Además, tenemos que generar con precisión el pulso de corriente calculado. Cuanto mejor se cumplan estos requisitos, más clara será la visibilidad del efecto deseado ".