Se puede hacer que los átomos y las moléculas emitan fotones. Sin embargo, sin intervención externa, este proceso es ineficiente y no está dirigido. Si fuera posible influir en el proceso de creación de fotones en términos de eficiencia y dirección de emisión, nuevas posibilidades técnicas serían posibles, incluyendo diminuto, Píxeles de luz multifuncionales que podrían usarse para construir pantallas tridimensionales o fuentes confiables de fotón único para computadoras cuánticas o microscopios ópticos para mapear moléculas individuales.

Las "antenas ópticas" del tamaño de un nanómetro son un enfoque bien conocido. Son capaces de enviar fotones en una dirección específica con alta eficiencia. La idea se remonta al premio Nobel Richard P. Feynman, quien imaginó antenas a nanoescala durante un discurso en el Instituto de Tecnología de California en 1959.

Feynman se adelantó a su tiempo, pero inspiró un rápido desarrollo en nanotecnología, lo que permite construir antenas para luz visible en la actualidad. Las dimensiones y los detalles estructurales de tales antenas se pueden controlar con precisión en un tamaño de alrededor de 250 nanómetros.

Los déficits de las antenas de luz existentes.

La forma de estas antenas ópticas se ha inspirado previamente en modelos establecidos de la comunicación por radio y la tecnología de radio, que generalmente están hechos de alambres de metal con formas especiales y conjuntos de varillas de metal para longitudes de onda en el rango de centímetros. Es posible construir antenas para ondas de luz utilizando nanobarras metálicas para influir en la creación y propagación de fotones, pero la analogía entre ondas de radio y ondas de luz es limitada.

Si bien las antenas de radio macroscópicas tienen un generador de alta frecuencia conectado a la antena mediante un cable, el enlace a escala nanométrica de una longitud de onda de luz debe ser sin contacto. Pero los átomos y las moléculas que actúan como fuentes de fotones no cuentan con cables de conexión para conectarlos a una antena óptica.

Es esta gran diferencia, combinado con una serie de otros desafíos causados ​​por la alta frecuencia de la luz, eso ha dificultado hasta ahora producir y posteriormente controlar fotones con antenas ópticas de manera satisfactoria.

Físicos de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Baviera, Alemania, Ahora han resuelto este problema y establecido un conjunto de reglas para las antenas ópticas optimizadas, que fueron publicados en Cartas de revisión física .

Las nuevas reglas podrían resultar en antenas de luz que permitan un control preciso de la emisión de fotones y su posterior propagación. al menos teóricamente, según Thorsten Feichtner, investigador del Instituto de Física de la JMU en el equipo del profesor Bert Hecht.

El principio detrás de las nuevas antenas

"La idea detrás de esto se basa en el principio de similitud, "explica el físico de Würzburg." Lo nuevo en nuestra investigación es que las corrientes de los electrones libres en la antena deben cumplir dos condiciones de similitud al mismo tiempo. Primeramente, el patrón de corriente en la antena debe ser similar a las líneas de campo en la vecindad directa de un átomo o molécula emisora ​​de luz. En segundo lugar, el patrón de corriente también debe coincidir con el campo eléctrico homogéneo de una onda plana lo mejor posible para que cada fotón pueda llegar a un receptor distante ".

Las nuevas antenas para luz construidas con la ayuda de estas nuevas reglas extraen muchos más fotones de un emisor que los tipos de antenas anteriores derivados de la tecnología de radio.