Para obtener imágenes de altísima resolución que son vitales para estudiar nuevos materiales, microbios, y más, los científicos a menudo construyen microscopios basados ​​en vórtices ópticos. La formación de estos pequeños tornados de luz se realiza utilizando cuarzo o cristales líquidos. Sin embargo, el uso de materiales convencionales para microscopios tiene sus límites. A medida que aumenta el poder del vórtice óptico, el material literalmente se quema y se destruye. Para producir los vórtices ópticos, los investigadores necesitaban un mejor enfoque. Idearon una forma de hacer vórtices ópticos con 1000 veces más potencia que los métodos anteriores. Su diseño utiliza fuertes, campos magnéticos no uniformes para controlar plasmas, o gases ionizados, para crear los vórtices.

El nuevo enfoque conocida como placa q de plasma, revolucionará las fuentes de generación de vórtices ópticos. El trabajo afectará a una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, el nuevo enfoque podría conducir a la microscopía de superresolución. Podría aumentar el ancho de banda de las comunicaciones inalámbricas de fibra óptica y ondas milimétricas. También, el nuevo enfoque podría beneficiar la comunicación cuántica con un cifrado irrompible.

La luz es una onda viajera de campos eléctricos y magnéticos. Todos sabemos que cuando se arroja una piedra a un estanque, los frentes de onda forman círculos concéntricos. Para un rayo láser de luz que se mueve uniformemente en una dirección, los frentes de onda forman láminas paralelas con un perfil de intensidad en pico central. Existe otro tipo especial de haz de luz, llamado vórtice óptico, cuyos frentes de onda se retuercen y rotan a su paso por el espacio. Un vórtice óptico tiene frentes de onda giratorios y un perfil de intensidad hueco. Este vórtice puede atrapar girar, y "controlar" partículas o gotitas microscópicas, funcionando así como una "llave óptica" que mejora la flexibilidad de control de las "pinzas ópticas" que pueden atrapar partículas. El desarrollo de este método para enfriar y atrapar partículas ganó el Premio Nobel de Física en 1997. Microscopios de superresolución, con resoluciones más pequeñas incluso que el límite de difracción de la luz, también se puede construir utilizando vórtices ópticos (ver Premio Nobel de Química 2014).

Se pueden formar vórtices ópticos de baja intensidad utilizando medios de material birrefringente, como el cuarzo o el cristal líquido, que dividen la luz en "polarizaciones" paralelas y perpendiculares. Sin embargo, el uso de medios de materiales convencionales para los microscopios tiene sus limitaciones. A medida que aumenta la intensidad (potencia) del vórtice óptico, el material literalmente se quema. Para producir vórtices ópticos de alta potencia, un equipo empleó un medio de plasma. La tarea de crear la estructura requerida en el plasma es un desafío porque el plasma no está estructurado de manera inherente. El enfoque del equipo evita la dificultad de crear estructuras mediante la introducción de anisotropía a través de un campo magnético. El equipo determinó que un rayo láser sin torsión, después de propagarse a través de plasma magnetizado, podría convertirse en un vórtice óptico. Los plasmas magnetizados pueden manipular el frente de onda del láser y convertir directamente un rayo gaussiano de alta intensidad, decir a un terahercio, en una viga retorcida con alta eficiencia.