Durante mucho tiempo se pensó que los sólidos amorfos no absorben luz selectivamente debido a su estructura atómica desordenada. Sin embargo, un nuevo estudio de Ottawa refuta esta teoría y muestra que los sólidos amorfos en realidad exhiben dicroísmo, lo que significa que absorben selectivamente luz de diferentes polarizaciones.

Investigadores de la Universidad de Ottawa han descubierto que el uso de haces de luz helicoidales en sólidos desordenados revela este dicroísmo. Este descubrimiento contradice creencias anteriores y brinda la oportunidad de alterar la forma en que la luz interactúa con estos materiales cambiando las propiedades de la luz misma.

Estos hallazgos también subrayan la importancia del orden de corto a medio alcance dentro de los sólidos desordenados para influir en cómo reaccionan los materiales a la luz. El estudio, titulado "Dicroísmo intrínseco en sólidos amorfos y cristalinos con luz helicoidal", se publica en Nature Communications. .

Dirigido por el profesor Ravi Bhardwaj, investigador del Departamento de Física que dirige el grupo de investigación de Fotónica ultrarrápida extrema de uOttawa, y los estudiantes de doctorado Ashish Jain y Jean-Luc Begin, este estudio de un año de duración se llevó a cabo en colaboración con los profesores Thomas Brabec y Paul Corkumat de uOttawa. Complejo de Investigación Avanzada (ARC).

"La investigación se llevó a cabo empleando haces de luz helicoidales que transportaban un momento angular orbital para estudiar las propiedades ópticas de materiales amorfos y cristalinos", explica el profesor Bhardwaj. "Al utilizar una placa de cristal líquido birrefringente, llamada placa q, desarrollada por el grupo del profesor Karimi, pudimos producir campos de luz de diseño con frentes de onda retorcidos que describen un patrón de sacacorchos".

Esta investigación tiene amplias implicaciones y desafía las creencias actuales sobre las características ópticas de los sólidos amorfos. También presenta oportunidades para controlar el comportamiento óptico de un material mediante el uso de haces de luz helicoidales. Estos hallazgos son importantes para múltiples campos, incluida la ciencia de materiales, la óptica y la espectroscopia quiróptica.

"Nuestro equipo desarrolló un nuevo método para demostrar que los sólidos no cristalinos pueden exhibir dicroísmo helicoidal, lo que significa que reaccionan de manera diferente a la luz que gira en diferentes direcciones", dice el profesor Bhardwaj. "La evidencia experimental se complementó con modelos teóricos desarrollados en colaboración con el profesor Brabec, que proporcionaron una comprensión integral de los fenómenos observados."

"La luz helicoidal sirvió como una sonda indirecta de orden de corto a medio alcance en sólidos desordenados que se extiende hasta 2 nm. Nuestra investigación ayudará a comprender la naturaleza misteriosa de los materiales amorfos", añaden Ashish Jain y Jean-Luc. Empezar.

Este trabajo avanza significativamente nuestra comprensión de las propiedades ópticas de los materiales de estado sólido. Al demostrar la existencia de dicroísmo intrínseco tanto en sólidos cristalinos como amorfos, esta investigación allana el camino para aplicaciones innovadoras y una mayor exploración de las capacidades únicas de los haces de luz helicoidales para sondear y manipular las propiedades de los materiales.

Más información: Ashish Jain et al, Dicroísmo intrínseco en sólidos amorfos y cristalinos con luz helicoidal, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45735-9

Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza

Proporcionado por la Universidad de Ottawa