El láser óptico ha crecido hasta convertirse en un mercado tecnológico global de $ 10 mil millones desde que se inventó en 1960, y ha obtenido premios Nobel para Art Ashkin por el desarrollo de pinzas ópticas y Gerard Mourou y Donna Strickland por su trabajo con láseres pulsados. Ahora, un investigador del Instituto de Tecnología de Rochester se ha asociado con expertos de la Universidad de Rochester para crear un tipo diferente de láser:un láser para sonido, utilizando la técnica de pinzas ópticas inventada por Ashkin.

En el último número de Fotónica de la naturaleza , los investigadores proponen y demuestran un láser de fonones utilizando una nanopartícula levitada ópticamente. Un fonón es un cuanto de energía asociado con una onda de sonido y las pinzas ópticas prueban los límites de los efectos cuánticos de forma aislada y eliminan las perturbaciones físicas del entorno circundante. Los investigadores estudiaron las vibraciones mecánicas de la nanopartícula, que levita contra la gravedad por la fuerza de la radiación en el foco de un rayo láser óptico.

"Midiendo la posición de la nanopartícula detectando la luz que dispersa, y devolver esa información al haz de pinzas nos permite crear una situación similar a la de un láser, "dijo Mishkat Bhattacharya, profesor asociado de física en RIT e investigador teórico de óptica cuántica. "Las vibraciones mecánicas se vuelven intensas y se sincronizan perfectamente, al igual que las ondas electromagnéticas que emergen de un láser óptico ".

Debido a que las ondas que emergen de un puntero láser están sincronizadas, el rayo puede viajar una gran distancia sin extenderse en todas direcciones, a diferencia de la luz del sol o de una bombilla. En un láser óptico estándar, las propiedades de la salida de luz están controladas por el material del que está hecho el láser. Curiosamente, en el láser de fonones, los roles de la luz y la materia se invierten; el movimiento de la partícula material ahora está gobernado por la retroalimentación óptica.

"Estamos muy emocionados de ver cuáles serán los usos de este dispositivo, especialmente para la detección y el procesamiento de información, dado que el láser óptico tiene tantos, y sigue evolucionando, aplicaciones ", dijo Bhattacharya. También dijo que el láser fonón promete permitir la investigación de la física cuántica fundamental, incluyendo la ingeniería del famoso experimento mental del gato de Schrödinger, que puede existir en dos lugares simultáneamente.

Bhattacharya colaboró ​​con el grupo experimental dirigido por Nick Vamivakas en el Instituto de Óptica de la Universidad de Rochester. El equipo teórico de Bhattacharya en el artículo estaba formado por los investigadores postdoctorales de RIT Wenchao Ge y Pardeep Kumar, mientras que Vamivakas dirigió a los actuales estudiantes de posgrado de UR, Robert Pettit y Danika Luntz-Martin, el ex estudiante de posgrado Levi Neukirch y el asociado posdoctoral Justin Schultz.