Los investigadores del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento han desarrollado un método para diseñar materiales capaces de ralentizar la propagación de la luz en una amplia gama de longitudes de onda.

La velocidad de la luz en el vacío es siempre constante, un concepto fundamental que Albert Einstein hizo famoso. Pero la luz se propaga más lentamente cuando entra en un medio diferente, como el vidrio. El grado en que se reduce la velocidad viene dado por la constante dieléctrica de un material; una constante dieléctrica más alta indica una propagación más lenta. En lugar de depender de una fuente limitada de sustancias naturales, Los científicos han comenzado a diseñar materiales ópticos con una gama más amplia de propiedades beneficiosas, incluida la luz "lenta".

Un enfoque consiste en combinar dos materiales con diferentes constantes dieléctricas en una estructura periódica. Esto puede resultar en propiedades que difieren dramáticamente de las de los materiales constituyentes, en particular cuando la escala de longitud de la periodicidad es similar a la longitud de onda de la luz. "Estos llamados cristales fotónicos, cuando está diseñado apropiadamente y en condiciones ideales, casi puede detener la propagación de la luz por completo, "dice el científico de A * STAR Gandhi Alagappan.

El requisito de que la periodicidad de la estructura sea similar a la longitud de onda de interés, sin embargo, es una limitación para aplicaciones prácticas. Significa que la mayoría de estos materiales solo funcionan con luz de un solo color. Alagappan y su compañero de trabajo Jason Ching Png han desarrollado ahora un esquema para diseñar cristales fotónicos que operan en un rango más amplio de longitudes de onda.

Alagappan y Png consideraron una estructura en la que dos materiales diferentes se superponen entre sí. Para obtener dos periodicidades diferentes, sin embargo, Normalmente se necesitaría un tercer material con una constante dieléctrica a medio camino entre los otros dos materiales. Esto dificulta la creación física de la estructura. En cambio, los investigadores se centraron en desarrollar una técnica matemática para combinar dos materiales de tal manera que el perfil dieléctrico en la dirección de apilamiento sea casi el mismo que en la estructura más complicada de tres materiales (ver imagen).

Alagappan y Png simularon las propiedades ópticas de su cristal fotónico combinado. Identificaron una amplia gama de longitudes de onda conocida como la región de acoplamiento fuerte que tiene una alta densidad de modos lentos.

"Hemos inventado una arquitectura óptica lineal de múltiples escalas que facilita la creación de luz lenta de banda ancha, ", dice Alagappan." La estructura propuesta podría revolucionar las tecnologías actuales de almacenamiento en búfer óptico ".