Estas son imágenes de laboratorio de un haz de luz sin lente de burbuja, seguido de tres ejemplos de diferentes lentes de burbujas que alteran la luz. Crédito:Tony Jun Huang, Penn State
Doblar los rayos de luz a tu antojo suena como un trabajo para un mago o como una compleja variedad de espejos voluminosos, lentes y prismas, pero algunas pequeñas burbujas de líquido pueden ser todo lo que se necesita para abrir las puertas a la próxima generación, circuitos y pantallas de alta velocidad, según los investigadores de Penn State.
Para combinar la velocidad de la comunicación óptica con la portabilidad de los circuitos electrónicos, Los investigadores utilizan nanoplásmónicos, dispositivos que utilizan ondas electromagnéticas cortas para modular la luz en la escala nanométrica. donde la óptica convencional no funciona. Sin embargo, Apuntar y enfocar este rayo de luz modulado a los objetivos deseados es difícil.
"Hay diferentes dispositivos de estado sólido para controlar (haces de luz), para cambiarlos o modularlos, pero la permanencia y la reconfigurabilidad son muy limitadas, "dijo Tony Jun Huang, profesor asociado de ciencias de la ingeniería y mecánica. "Usar una burbuja tiene muchas ventajas".
La principal ventaja de una lente de burbuja es la rapidez y la facilidad con que los investigadores pueden reconfigurar la ubicación de la burbuja. Talla, y forma:todo lo cual afecta la dirección y el enfoque de cualquier rayo de luz que lo atraviese.
El equipo de Huang creó simulaciones separadas de los rayos de luz y la lente de burbujas para predecir sus comportamientos y optimizar las condiciones antes de combinar los dos en el laboratorio. Publicaron sus hallazgos en Comunicaciones de la naturaleza .
Para formar la lente de burbuja, Los investigadores utilizaron un láser de baja intensidad para calentar agua sobre una superficie dorada. El comportamiento óptico de la pequeña burbuja permanece constante siempre que la potencia del láser y la temperatura ambiental se mantengan constantes.
Un haz de luz a nanoescala modulado por ondas electromagnéticas cortas, conocidos como polaritones de plasmón de superficie, etiquetados como haz SPP, entra en la lente de la burbuja, oficialmente conocido como lente plasmofluídica reconfigurable. La burbuja controla las ondas de luz mientras que la rejilla proporciona un mayor enfoque. Crédito:Tony Jun Huang, Penn State
Simplemente mover el láser o ajustar la potencia del láser puede cambiar la forma en que la burbuja desviará un rayo de luz, ya sea como un rayo concentrado en un objetivo específico o como una onda dispersa. El cambio de líquido también afecta la forma en que se refracta un haz de luz.
Los materiales para formar lentes de burbujas son económicos, y las burbujas mismas son fáciles de disolver, reemplazar y mover.
"Además de su capacidad de reconfiguración y sostenibilidad sin precedentes, Nuestra lente de burbuja tiene al menos una ventaja más sobre sus contrapartes de estado sólido:su suavidad natural, ", dijo Huang." Cuanto más suave sea la lente, la mejor calidad de la luz que lo atraviesa ".
Huang cree que el siguiente paso es descubrir cómo la forma de la burbuja influye en la dirección del haz de luz y la ubicación de su punto focal. El control preciso de estos haces de luz permitirá mejorar los dispositivos biomédicos integrados en el chip y las imágenes de superresolución.
"Para todas estas aplicaciones, realmente necesitas controlar la luz con precisión a nanoescala, y ahí es donde este trabajo puede ser un componente muy importante, "dijo Huang.
