(PhysOrg.com) - Los investigadores de ingeniería han utilizado un rayo de luz muy diminuto con tan solo 1 milivatio de potencia para mover una estructura de silicio hasta 12 nanómetros.

Con un poco de apalancamiento Los investigadores de Cornell han utilizado un rayo de luz muy pequeño con tan solo 1 milivatio de potencia para mover una estructura de silicio hasta 12 nanómetros. Eso es suficiente para cambiar completamente las propiedades ópticas de la estructura de opaca a transparente, ellos informaron.

La tecnología podría tener aplicaciones en el diseño de sistemas microelectromecánicos (MEMS) - dispositivos a nanoescala con partes móviles - y sistemas micro-optomecánicos (MOMS) que combinan partes móviles con circuitos fotónicos. dijo Michal Lipson, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática.

La investigación del investigador postdoctoral Gustavo Wiederhecker, Long Chen, Doctor. '09, Alexander Gondarenko, Doctor. '10, y Lipson aparece en la edición en línea de la revista. Naturaleza y aparecerá en una próxima edición impresa.

Se puede pensar en la luz como una corriente de partículas que pueden ejercer una fuerza sobre cualquier cosa que golpeen. El sol no te derriba porque la fuerza es muy pequeña, pero a nanoescala puede ser significativo. "El desafío es que se requieren grandes fuerzas ópticas para cambiar la geometría de las estructuras fotónicas, "Explicó Lipson.

Pero los investigadores pudieron reducir la fuerza requerida creando dos resonadores de anillo (guías de ondas circulares cuya circunferencia se corresponde con un múltiplo de la longitud de onda de la luz utilizada) y aprovechando el acoplamiento entre los haces de luz que viajan a través de los dos anillos.

Un haz de luz consta de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, y estos campos pueden atraer objetos cercanos, un equivalente microscópico de la forma en que la electricidad estática en la ropa atrae la pelusa. Este fenómeno se explota en "pinzas ópticas" que utilizan los físicos para atrapar objetos diminutos. Las fuerzas tienden a tirar de cualquier cosa en el borde de la viga hacia el centro.

Cuando la luz viaja a través de una guía de ondas cuya sección transversal es más pequeña que su longitud de onda, parte de la luz se derrama, y con ella la fuerza de atracción. Entonces, las guías de ondas paralelas se acercan entre sí, cada uno con un haz de luz, se acercan aún más, más bien como dos corrientes de agua de lluvia en el cristal de una ventana que se tocan y se juntan por la tensión superficial.

Los investigadores crearon una estructura que consta de dos delgados, anillos planos de nitruro de silicio de unas 30 micras (millonésimas de metro) de diámetro montados uno encima del otro y conectados a un pedestal mediante radios delgados. Piense en dos ruedas de bicicleta en un eje vertical, pero cada uno con solo cuatro delgados, radios flexibles. Las guías de onda del anillo tienen tres micrones de ancho y 190 nanómetros (nm - mil millonésimas de metro) de espesor, y los anillos están separados por 1 micra.

Cuando se enciende a una frecuencia resonante de los anillos, en este caso luz infrarroja a 1533,5 nm, se alimenta en los anillos, la fuerza entre los anillos es suficiente para deformar los anillos hasta en 12 nm, lo que los investigadores mostraron fue suficiente para cambiar otras resonancias y encender y apagar otros rayos de luz que viajan a través de los anillos. Cuando la luz en ambos anillos está en fase (los picos y los valles de la onda coinciden), los dos anillos se juntan. Cuando está desfasado son repelidos. El último fenómeno podría ser útil en MEMS, donde un problema continuo es que las piezas de silicona tienden a pegarse, Dijo Lipson.

Una aplicación en los circuitos fotónicos podría ser crear un filtro sintonizable para pasar una longitud de onda óptica particular, Sugirió Wiederhecker.

Proporcionado por la Universidad de Cornell (noticias:web)