Cuando miras al cielo y ves nubes de formas maravillosas, o te esfuerzas por mirar a través de una niebla densa y brumosa, estás viendo los resultados de la "dispersión de Mie", que es lo que sucede cuando la luz interactúa con partículas de cierto tamaño. Existe un creciente conjunto de investigaciones que apuntan a manipular este fenómeno y hacer posible una variedad de tecnologías interesantes.
Ahora, en un estudio publicado recientemente en Nature Communications , un equipo de investigación multiinstitucional que incluye a la Universidad de Osaka ha superado lo que se pensaba que eran limitaciones fundamentales sobre cómo mejorar la eficiencia de la dispersión de Mie. El artículo se titula "Ingeniería multipolar por resonancia de desplazamiento:un nuevo grado de libertad de la resonancia de Mie".
Los investigadores en el campo de la metafotónica utilizan fenómenos como la dispersión de Mie para generar resultados en dispositivos que no son posibles con nanomateriales convencionales, por ejemplo, la tecnología de vigilancia de baja potencia.
Sin embargo, durante muchos años los investigadores han pensado que la dispersión de Mie sólo puede manipularse cambiando la longitud de onda de la luz o el tamaño de la nanoestructura con la que interactúa. Superar esta limitación, ampliando estudios recientes que se centraron en la alineación entre el láser y las nanoestructuras, fue el objetivo del presente trabajo.
"En nuestro enfoque, desalineamos el láser incidente", explica Yu-Lung Tang, autor principal del estudio. "En otras palabras, desplazamos la posición de iluminación a escala nanométrica desde el centro de la nanoestructura objetivo."
Al hacerlo, los investigadores descubrieron que la dispersión mostrada por las nanoestructuras de silicio dependía del grado de desalineación del láser estrechamente enfocado con el centro de la nanoestructura. Una desalineación de sólo 100 nanómetros podría inducir la dispersión resonante de Mie maximizada que anteriormente estaba oculta porque la microscopía convencional utiliza iluminación de luz de onda plana.
Estos hallazgos podrían aumentar la eficiencia de las tecnologías ópticas. Por ejemplo, el trabajo del equipo podría ayudar a los investigadores a desarrollar transistores totalmente ópticos, es decir, transistores que utilizan luz en lugar de electricidad y superan el rendimiento de sus homólogos electrónicos convencionales.
"Estamos entusiasmados porque hemos ampliado los fundamentos de la centenaria teoría de la luz de la dispersión de Mie", dice Junichi Takahara, autor principal. "Las aplicaciones son muy variadas y actualmente están en marcha en nuestro laboratorio."
Este trabajo es un importante paso adelante en nuestra comprensión de las interacciones luz-materia. Además, estos resultados no se limitan al silicio y el láser incidente no necesita tener una longitud de onda visible, lo que fomenta avances interesantes en la metafotónica y acerca tecnologías fantásticas como los dispositivos de camuflaje un paso más hacia la realidad.
Más información: Yu-Lung Tang et al, Ingeniería multipolar por resonancia de desplazamiento:un nuevo grado de libertad de la resonancia de Mie, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43063-y
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Osaka
