El láser es la fuente de luz perfecta, siempre que reciba energía, genera luz de una determinada, color bien definido. Sin embargo, también es posible crear su opuesto, un objeto que absorbe perfectamente la luz de un color particular y disipa la energía casi por completo.

Investigadores de TU Wien (Viena) han desarrollado un método para hacer uso de este efecto, incluso en sistemas muy complicados en los que las ondas de luz se dispersan aleatoriamente en todas las direcciones. El método fue desarrollado en Viena con la ayuda de simulaciones por computadora, y confirmado por experimentos en cooperación con la Universidad de Niza. Esto abre nuevas posibilidades para todas las disciplinas técnicas que tienen que ver con los fenómenos de las olas. El nuevo método ya se ha publicado en la revista. Naturaleza .

Estructuras aleatorias que absorben ondas.

"Todos los días nos enfrentamos a ondas que se dispersan de forma complicada. Piense en la señal de un teléfono móvil que se refleja varias veces antes de llegar a su teléfono móvil. ", dice el profesor Stefan Rotter del Instituto de Física Teórica de la TU de Viena." Los llamados láseres aleatorios hacen uso de esta dispersión múltiple. Tales láseres exóticos tienen un complicado, estructura interna aleatoria e irradian una muy específica, patrón de luz individual cuando se suministra con energía ".

Con cálculos matemáticos y simulaciones por computadora, El equipo de Rotter pudo demostrar que este proceso también se puede revertir con el tiempo. En lugar de una fuente de luz que emite una onda específica dependiendo de su estructura interna aleatoria, también es posible construir el absorbedor perfecto, que disipa completamente un tipo específico de onda, dependiendo de su estructura interna característica, sin dejar escapar ninguna parte de ella. Esto se puede imaginar como hacer una película de un láser normal que emite luz láser, y jugarlo al revés.

"Debido a esta analogía de inversión del tiempo con un láser, este tipo de absorbente se llama anti-láser, "dice Stefan Rotter." Hasta ahora, tales anti-láseres solo se han realizado en estructuras unidimensionales, que son alcanzados por luz láser desde lados opuestos. Nuestro enfoque es mucho más general. Pudimos demostrar que incluso estructuras arbitrariamente complicadas en dos o tres dimensiones pueden absorber perfectamente una ola especialmente diseñada. De esa manera, el concepto se puede utilizar para una amplia gama de aplicaciones ".

El absorbente de olas perfecto

El principal resultado del proyecto de investigación:para cada objeto que absorbe ondas con suficiente fuerza, se puede encontrar una cierta forma de onda, que es perfectamente absorbido por este objeto. "Sin embargo, Sería incorrecto imaginar que el absorbedor tiene que ser lo suficientemente fuerte para que simplemente se trague cada ola entrante, "dice Stefan Rotter". En cambio, hay un proceso de dispersión complejo en el que la onda incidente se divide en muchas ondas parciales, que luego se superponen e interfieren entre sí de tal manera que ninguna de las ondas parciales puede salir al final. "Un absorbente débil en el anti-láser es suficiente, por ejemplo, una simple antena que absorbe la energía de las ondas electromagnéticas.

Para probar sus cálculos, el equipo trabajó junto con la Universidad de Niza. Kevin Pichler, el primer autor de la Naturaleza publicación, quien actualmente está trabajando en su disertación en el equipo de Stefan Rotter, Pasé varias semanas con el profesor Ulrich Kuhl en la Universidad de Niza para poner en práctica la teoría utilizando un experimento de microondas. "Realmente, es un poco inusual que un teórico realice el experimento, "dice Kevin Pichler." Para mí, sin embargo, fue particularmente emocionante poder trabajar en todos los aspectos de este proyecto, desde el concepto teórico hasta su implementación en el laboratorio ".

El "Random Anti-Laser" construido en laboratorio consta de una cámara de microondas con una antena central de absorción, rodeado de cilindros de teflón dispuestos al azar. Similar a piedras en un charco de agua, en el que las ondas de agua se desvían y reflejan, estos cilindros pueden dispersar microondas y crear un patrón de onda complicado. "Primero enviamos microondas desde el exterior a través del sistema y medimos exactamente cómo regresan, "explica Kevin Pichler." Sabiendo esto, la estructura interna del dispositivo aleatorio se puede caracterizar completamente. Entonces es posible calcular la onda que es completamente absorbida por la antena central con la fuerza de absorción correcta. De hecho, al implementar este protocolo en el experimento, encontramos una absorción de aproximadamente el 99,8% de la señal incidente ".

La tecnología anti-láser aún se encuentra en su etapa inicial, pero es fácil pensar en posibles aplicaciones. "Imagina, por ejemplo, que podría ajustar la señal de un teléfono celular exactamente de la manera correcta, para que sea perfectamente absorbido por la antena de tu celular, "dice Stefan Rotter." También en medicina, a menudo nos ocupamos de la tarea de transportar la energía de las ondas a un punto muy específico, como las ondas de choque que rompen un cálculo renal ".