Similar al ojo de un huracán, físicos del instituto de investigación AMOLF, la Universidad de Amsterdam y la Universidad de Texas en Austin, han capturado luz en el ojo de un vórtice óptico. La investigación se publicará el 4 de junio ^th en la revista superior Fotónica de la naturaleza .

"La luz puede moverse en cualquier dirección, pero no lo hace, “Dice el investigador Hugo Doeleman del grupo AMOLF Resonant Nanophotonics y la Universidad de Amsterdam.“ Es un fenómeno extraño. Es como encerrar la luz en una prisión con paredes invisibles ". Este fenómeno, que los renombrados físicos Von Neumann y Wigner predijeron para los electrones en 1929, También se encontró que ocurre a la luz. En la jerga de la investigación, se llama estado ligado en el continuo (BIC). Un BIC ocurre cuando las ondas de luz son capturadas y permanecen en algún lugar sin nada que se oponga a su movimiento. "La luz podría escapar pero no lo hace, "dice Doeleman.

En 2014, un grupo de investigadores del MIT, Harvard, y Yale predijo que estos BIC son el centro de una especie de vórtice óptico. Doeleman y sus colegas Wouter den Hollander y Femius Koenderink ahora han probado experimentalmente la existencia de tal vórtice. Lograron producir un BIC y demostrar que la luz se captura en un vórtice de polarización, como se predijo:la luz queda atrapada en el ojo de la tormenta. Los investigadores de Amsterdam trabajaron en estrecha colaboración con dos investigadores de los Estados Unidos, Francesco Monticone (ahora en la Universidad de Cornell) y Andrea Alù (ahora en la Universidad de la Ciudad de Nueva York) para comprender cómo el vórtice capta la luz.

Para producir un BIC, se necesita una muestra con dos canales ópticos que dispersen la luz láser entrante. La muestra producida en AMOLF consistió en una fila de varillas de nitruro de silicio en miniatura sobre una fina membrana de vidrio. Debido a la interferencia provocada por la estructura de la muestra, surge una forma de vórtice en la dirección de polarización de la luz. Esto ocurre alrededor del punto donde se captura la luz:el ojo. El equipo desarrolló un modelo que muestra lo que sucedió en su muestra. "El modelo revela que este muro invisible, que la luz no puede pasar, surge exactamente cuando las ondas de luz dispersadas por los dos canales interfieren destructivamente. Esta es precisamente la condición que define el ojo de la tormenta ".

El aspecto más llamativo es que el vórtice hace que el BIC sea robusto, dice Doeleman. "Mientras haya un vórtice, hay un ojo. Pequeñas imperfecciones pueden desplazar o deformar el vórtice, pero el ojo se mueve con él. Comparable a cuando se mueve un huracán, el ojo se mueve con él. Solo si el vórtice desaparece por completo, el BIC también desaparece ". Eso será útil para aplicaciones en fotónica, ya que significa que el BIC es tolerante con las aberraciones que siempre ocurren.

A largo plazo, Los BIC podrían resultar útiles para fabricar láseres pequeños. Doeleman:"Para hacer un buen láser, debe poder capturar la luz durante algún tiempo y concentrarla ". Un láser tan pequeño se puede colocar en un chip fotónico". Sin embargo, eso es algo a largo plazo. Por ahora, estamos principalmente fascinados por el fenómeno real. Estamos comenzando a descubrir lo que pueden hacer los BIC ".