Cuando un pato rema a través de un estanque o un avión supersónico vuela por el cielo, deja una estela a su paso. Las estelas ocurren cuando algo viaja a través de un medio más rápido que las ondas que crea; en el caso del pato, las ondas del agua, en el caso del avión ondas de choque, también conocido como boom sónico.

Las estelas pueden existir dondequiera que haya olas, incluso si esas ondas son ligeras. Si bien nada viaja más rápido que la velocidad de la luz en el vacío, la luz no siempre está en el vacío. Es posible que algo se mueva más rápido que la velocidad de fase de la luz en un medio o material y genere una estela. El ejemplo más famoso de esto es la radiación de Cherenkov, Estelas se producen cuando las cargas eléctricas viajan a través de los líquidos más rápido que la velocidad de fase de la luz. emitiendo una estela azul brillante.

Por primera vez, Los investigadores de Harvard han creado estelas similares de ondas parecidas a la luz que se mueven sobre una superficie metálica, llamados plasmones de superficie, y demostró que se pueden controlar y dirigir. El descubrimiento, publicado hoy en la revista Nanotecnología de la naturaleza , se hizo en el laboratorio de Federico Capasso, el profesor Robert L. Wallace de Física Aplicada y el investigador principal Vinton Hayes en Ingeniería Eléctrica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard.

"La capacidad de controlar la luz es poderosa, ", dijo Capasso." Nuestra comprensión de la óptica en la macroescala ha llevado a hologramas, Google Glass y LED, solo por nombrar algunas tecnologías. La nanoóptica es una parte importante del futuro de la nanotecnología y esta investigación fomenta nuestra capacidad para controlar y aprovechar el poder de la luz en la nanoescala ".

La creación y el control de las estelas de plasmones superficiales podría conducir a nuevos tipos de lentes y acopladores plasmónicos que podrían crear hologramas bidimensionales o enfocar la luz a nanoescala.

Los plasmones de superficie están confinados a la superficie de un metal. Para crear estelas a través de ellos, El equipo de Capasso diseñó una onda de carga más rápida que la luz a lo largo de un metamaterial unidimensional, como una lancha motora que atraviesa un lago a toda velocidad.

El metamaterial, una nanoestructura de rendijas rotadas grabadas en una película de oro, cambia la fase de los plasmones superficiales generados en cada hendidura entre sí, aumentando la velocidad de la onda en marcha. La nanoestructura también actúa como el timón del barco, permitiendo que las estelas sean dirigidas controlando la velocidad de la ola en marcha.

El equipo descubrió que el ángulo de incidencia de la luz que incide sobre el metamaterial proporciona una medida adicional de control y el uso de luz polarizada puede incluso revertir la dirección de la estela en relación con la ola en marcha, como una estela que viaja en la dirección opuesta a un barco. .

"Ser capaz de controlar y manipular la luz a escalas mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz es muy difícil, "dijo Daniel Wintz, autor principal del artículo y estudiante de posgrado en el laboratorio de Capasso. "Es importante que no solo observemos estos despertares, sino que encontremos múltiples formas de controlarlos y dirigirlos".

La observación en sí fue desafiante, ya que "los plasmones de superficie no son visibles para el ojo o las cámaras, "dijo el coautor principal Antonio Ambrosio de SEAS y el Consejo Italiano de Investigación (CNR)." Para ver los velatorios, Usamos una técnica experimental que fuerza a los plasmones a salir de la superficie, los recoge a través de fibra óptica y registra la imagen ".

Este trabajo podría representar un nuevo banco de pruebas para la física de la estela en una variedad de disciplinas. "Esta investigación aborda un problema de física particularmente elegante e innovador que conecta diferentes fenómenos físicos, desde estelas de agua hasta explosiones sónicas, y radiación de Cherenkov, "dijo Patrice Genevet, un autor principal, anteriormente de SEAS, actualmente afiliado al Instituto de Tecnología de Fabricación de Singapur.