En un laboratorio de la USC, Mercedeh Khajavikhan diseña nuevas estructuras que cambian la forma de la luz a medida que se transporta. Crea estructuras innovadoras en un campo de la ciencia llamado fotónica. Su trabajo es importante porque afecta muchas cosas que se utilizan en la vida diaria, incluyendo láseres para imágenes y detección, cables de fibra óptica para comunicaciones avanzadas y chips de computadora para aumentar las capacidades de procesamiento a un nivel que las generaciones anteriores no podrían haber soñado.

Alcanzamos Khajavikhan, la Cátedra IBM Early Career y profesora asociada de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería de USC Viterbi, para hablar sobre el proyecto en el que está trabajando su equipo.

En que trabajas

Nuestro laboratorio lleva a cabo investigaciones que combinan teorías de vanguardia en matemáticas y física con fotónica para crear nuevos diseños de ingeniería que dan forma a la luz de formas que no podríamos hacer sin unir los dos campos.

¿Qué es la fotónica?

La fotónica es un campo de la ciencia relativamente nuevo que tiene unos 100 años. Se trata de luz:nuevos tipos de láseres, corrientes holográficas, luz que transmite información, diferentes formas de proyectar la luz y utilizarla a través de las estructuras. Se trata de cambiar estructuras en los límites de la óptica, que todo debe ser simétrico. Si superas eso, entonces tiene nuevas oportunidades para hacer que la luz se mueva de manera más eficiente que los láseres estándar.

¿Qué es un 'sistema fotónico activo'?

Los sistemas fotónicos activos son materiales que se utilizan para manipular la luz, y son más importantes para la vida moderna de lo que la gente cree. En dispositivos médicos, podrían utilizarse para mejorar la detección y la recopilación de datos. Cuando se implementa en semiconductores, aumentan enormemente la potencia informática. Desempeñan un papel importante en la navegación, donde los giroscopios fotónicos proporcionan capacidades GPS mejoradas. La luz incluso se puede manipular para la transmisión óptica de datos. De hecho, Algunas formas nuevas de haces de luz retorcidos podrían hacer que la velocidad de nuestra fibra óptica actual sea totalmente obsoleta.

¿Qué tipo de empresas están interesadas en esta investigación?

La fotónica juega un papel importante en muchas tecnologías, así que puedes imaginar que muchas industrias están interesadas; todo, desde comunicaciones, transporte y defensa, al entretenimiento, salud, y fabricación. Es difícil imaginar muchas áreas de la ingeniería que no se beneficien directamente de la investigación fotónica. Cualquier industria en la que pueda pensar se beneficiaría directamente de las más inteligente tecnología más programable; la fotónica es esencial para eso.

Un área particular que se destaca es la fabricación de semiconductores. Hoy dia, Estados Unidos corre el riesgo de quedarse atrás de nuestros competidores, con grandes implicaciones para nuestra economía y seguridad.

¿Cuál es su objetivo en la investigación?

Mover las fronteras de la ciencia. Lo que más me interesa es adquirir conocimientos porque el conocimiento es algo maravilloso. Me gusta el reto y la fotónica es un campo en el que puede presionar los límites para producir luz no simétrica:cuánto puede deformar su estructura y, sin embargo, mantener su forma.

¿Qué lo llevó a la ingeniería en lugar de la física tradicional?

Quería ser físico pero mi papá dijo que estudiara ingeniería porque de lo contrario terminarías como profesor de secundaria. Al trabajar en ingeniería eléctrica electrofísica, podemos hacer aplicaciones del mundo real. La USC es un buen lugar para esto porque hay muchos profesores.

¿De qué trata tu última investigación?

Publicamos un artículo en Física de la naturaleza eso muestra cómo construimos una forma de luz nunca antes vista. La creación de una nueva forma de luz se puede considerar como algo así como escribir un nuevo algoritmo o una nueva pieza de código de computadora; tiene el potencial de conducir a una serie de avances tecnológicos, dependiendo de lo creativo que sea el ingeniero. Es posible que nuestra forma de luz y a otros les gusta, algún día ayudará a cambiar la naturaleza de las comunicaciones, informática, transporte o cualquier número de otras industrias en las que la sociedad confía todos los días.

Cuanto mejor seamos construyendo estos materiales, y cuanto más creativamente pensamos en ellos, cuanto más podamos hacer. Podrías pensar en los sistemas fotónicos como algo así como Legos. Puedes construir muchas cosas increíbles con Legos, aunque las piezas solo se conectan entre sí por dos lados y siempre de la misma forma. Pero si un día inventaste piezas que pudieran conectarse por todos lados y moverse y cambiar de color, Podrías hacer cosas que nunca antes imaginaste. Eso es lo que me encanta de los sistemas fotónicos:cada nueva estructura que diseñamos y cada nuevo material que construimos abre posibilidades inimaginables.