Investigadores en Australia han encontrado una forma de manipular la luz láser a una fracción del costo de la tecnología actual.

El descubrimiento, publicado en Ciencia avanzada , podría ayudar a reducir los costos en industrias tan diversas como las telecomunicaciones, diagnóstico médico y optoelectrónica de consumo.

El equipo de investigación dirigido por el Dr. Girish Lakhwani de la Universidad de Sydney Nano Institute and School of Chemistry, ha utilizado cristales económicos, conocidas como perovskitas, para hacer rotadores de Faraday. Estos manipulan la luz en una variedad de dispositivos en la industria y la ciencia alterando una propiedad fundamental de la luz:su polarización. Esto les da a los científicos e ingenieros la capacidad de estabilizar, bloquear o dirigir la luz a pedido.

Los rotadores de Faraday se utilizan en la fuente de banda ancha y otras tecnologías de comunicación, bloqueando la luz reflejada que de otro modo desestabilizaría láseres y amplificadores. También se utilizan en interruptores ópticos y sensores de fibra óptica.

El Dr. Lakhwani dijo:"El mercado global de interruptores ópticos por sí solo tiene un valor de más de $ 4.5 mil millones y está creciendo. La principal ventaja competitiva que tienen las perovskitas sobre los aisladores de Faraday actuales es el bajo costo del material y la facilidad de procesamiento que permitiría la escalabilidad . "

Hasta la fecha, el estándar de la industria para los rotadores de Faraday han sido los granates a base de terbio. El Dr. Lakhwani y sus colegas del Centro Australiano de Investigación de Excelencia en Ciencia de Exciton han utilizado perovskitas de haluro de plomo, que podría resultar una alternativa menos costosa.

El Dr. Lakhwani dijo:"El excelente posicionamiento de Australia dentro de la región de Asia y el Pacífico podría ayudar al desarrollo y la adopción de nuestra tecnología, que está creciendo rápidamente debido al aumento de las inversiones en su infraestructura de comunicaciones de alta velocidad ".

Adaptando perovskitas

Las perovskitas de haluro de plomo utilizadas por el grupo Lakhwani son una clase de materiales que han ganado mucha aceptación en la comunidad científica. gracias a una combinación de excelentes propiedades ópticas y bajos costes de producción.

"El interés por las perovskitas realmente comenzó con las células solares, "dijo el Dr. Randy Sabatini, investigador postdoctoral que dirige el proyecto en el grupo Lakhwani.

"Son eficientes y mucho menos costosos que las células de silicio tradicionales, que se fabrican mediante un proceso costoso conocido como método Czochralski o Cz. Ahora, estamos viendo otra aplicación, Rotación de Faraday, donde los patrones comerciales también se elaboran utilizando el método Cz. Al igual que en las células solares, parece que las perovskitas también podrían competir aquí ".

En este papel, el equipo muestra que el rendimiento de las perovskitas puede rivalizar con el de los estándares comerciales para ciertos colores dentro del espectro visible.

La colaboración es clave

"Como parte del Centro ARC de Excelencia en Ciencia Exciton (ACEx), nos beneficiamos del intercambio de ideas a través de este centro de alto calibre, "Dijo el Dr. Lakhwani. Los colaboradores incluyeron los grupos ACEx del profesor Udo Bach en la Universidad de Monash y el Dr. Asaph Widmer-Cooper en Sydney, así como el grupo de la profesora Anita Ho-Baillie en UNSW. El profesor Ho-Baillie se ha unido desde entonces a la Universidad de Sydney como la cátedra inaugural de Nanociencia John Hooke.

"Hemos estado investigando la rotación de Faraday durante bastante tiempo, "El Dr. Lakhwani dijo." Es muy difícil encontrar materiales procesados ​​en solución que roten la polarización de la luz de manera efectiva. Basado en su estructura, esperábamos que las perovskitas fueran buenas, pero realmente superaron nuestras expectativas ".

Mirando hacia el futuro, la búsqueda de otros materiales de perovskita debe ser facilitada por el modelado.

"Para la mayoría de los materiales, la teoría clásica utilizada para predecir la rotación de Faraday funciona muy mal, "dijo el Dr. Stefano Bernardi, investigador postdoctoral en el grupo Widmer-Cooper de la Universidad de Sydney. "Sin embargo, para las perovskitas, el acuerdo es sorprendentemente bueno, así que esperamos que esto nos permita crear cristales aún mejores ".

El equipo también ha realizado simulaciones térmicas para comprender cómo funcionaría un dispositivo real. Sin embargo, Todavía queda trabajo por hacer para que la aplicación comercial sea una realidad.

"Planeamos continuar mejorando la transparencia del cristal y la reproducibilidad del crecimiento, "dijo Chwenhaw Liao, de UNSW. "Sin embargo, estamos muy contentos con el progreso inicial y optimistas para el futuro ".