Científicos de Japón han empleado cálculos teóricos para modelar la distribución de fuerza de radiación óptica inducida por un patrón de luz arbitrario que incluye un patrón de interferencia. Sobre la base de las simulaciones, pudieron fabricar estructuras de tamaño nanométrico en matriz que pueden conducir a nuevos dispositivos ópticos, como sensores de quiralidad.

La capacidad de manipular objetos físicos, como naves espaciales, con haces de luz ha sido un elemento básico de las novelas y programas de televisión de ciencia ficción. Sin embargo, debido a su utilidad en la fabricación y manipulación de dispositivos nanotecnológicos, los científicos han estado trabajando para hacerlo realidad, aunque en escalas mucho más pequeñas. Las estructuras de matrices ópticas pueden formarse mediante múltiples pulsos de láser, pero la reproducibilidad se deteriora en función de las fluctuaciones en el posicionamiento y la potencia del láser. Se necesita un método más confiable para crear cualquier patrón pequeño deseado.

Ahora, un equipo de investigadores del Instituto de Ingeniería Láser de la Universidad de Osaka demostró que la distribución de la fuerza de radiación óptica inducida por patrones de interferencia creados por múltiples láseres disparados al mismo tiempo se puede calcular mediante simulaciones por computadora. Esto permite que se produzcan con precisión estructuras coherentes reproducibles al nivel de la longitud de onda. Bajo las estructuras de luz, la presión de la radiación óptica se calculó utilizando un sistema de coordenadas cilíndricas, pero al reconstruir el código de simulación utilizando un sistema de coordenadas cartesianas, el equipo pudo manejar cualquier distribución de intensidad de luz dada.

"Ahora es posible simular la distribución de la presión de la radiación óptica en un dieléctrico irradiado con un patrón de intensidad de luz arbitrario", dice Yoshiki Nakata, primer autor del estudio publicado en Scientific Reports. .

Como ilustración, se simularon distribuciones de fuerza de radiación óptica para la fabricación de un dispositivo con características quirales o helicoidales. Se puede formar una estructura quiral por la fuerza de radiación óptica inducida usando luz polarizada circularmente. Se espera que estas estructuras se utilicen para dispositivos de control de luz y dispositivos de detección de quiralidad molecular. En este caso, un elemento óptico difractivo dividió un solo láser polarizado circularmente en cuatro o seis haces coherentes, que luego interfirieron entre sí para producir el patrón final.

Se llevaron a cabo simulaciones de la distribución de la fuerza de radiación óptica creada por el patrón de interferencia para aclarar las condiciones para la formación de estructuras quirales en matriz. "De acuerdo con nuestros cálculos teóricos, un patrón de interferencia de 6 haces podría crear estructuras quirales, pero un patrón de interferencia de 4 haces no podría", dice el autor Yuki Kosaka.

Además de las estructuras quirales producidas de esta manera, también podrían usarse patrones de interferencia similares para la creación de otras estructuras nanoperiódicas bidimensionales o tridimensionales. + Explora más

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