Los físicos de Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) en Munich y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica han observado un fenómeno de materia luminosa a nanoescala que dura solo attosegundos.

Cuando la luz golpea un metal, su campo electromagnético excita las vibraciones de los electrones en el metal. Esta interacción da como resultado la formación de los llamados campos cercanos, campos electromagnéticos que se localizan cerca de la superficie del metal. Precisamente cómo estos campos cercanos se comportan bajo la influencia de la luz ha sido investigado ahora por un equipo internacional de físicos en LMU Munich y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (MPQ), en estrecha colaboración con investigadores de la Cátedra de Física Láser de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

Los investigadores enfocaron intensos pulsos de láser infrarrojo en una nanoaguja de oro. Estos pulsos son tan cortos que consisten en solo unas pocas oscilaciones del campo de luz. Cuando la luz incide en el nanoalambre, excita las vibraciones colectivas de los electrones asociados con los átomos de oro cerca de la superficie del cable. Estos movimientos de electrones son responsables de la generación de campos cercanos en la superficie del cable.

Para estudiar la sincronización de la respuesta del campo cercano al campo de luz, los físicos dirigieron un segundo pulso de luz con una duración extremadamente corta de sólo un par de cientos de attosegundos (1 que dura una mil millonésima de mil millonésima de segundo) sobre la nanoestructura muy poco después del primer pulso de luz. Este segundo destello en realidad separa algunos electrones del nanoalambre. Cuando llegan a la superficie, son acelerados por los campos cercanos y pueden detectarse, permitiendo caracterizar la dinámica de los campos cercanos. El análisis de estos electrones mostró que los campos cercanos oscilaban con un cambio de tiempo de aproximadamente 250 attosegundos con respecto a la luz incidente. y que estaban liderando en sus vibraciones. En otras palabras, las vibraciones de campo cercano alcanzaron su amplitud máxima 250 attosegundos antes que las vibraciones del campo de luz.

"Los campos y las ondas superficiales generadas en nanoestructuras son de vital importancia para el desarrollo de la optoelectrónica. Con la técnica de imagen que hemos demostrado aquí, ahora se pueden resolver de forma nítida, "explica el profesor Matthias Kling, el líder del grupo Ultrafast Nanophotonics en el Departamento de Física de LMU.

Los experimentos allanan el camino para estudios más complejos de las interacciones luz-materia en metales que son de interés para la nanoóptica y la electrónica impulsada por la luz del futuro. Esta electrónica funcionaría a las frecuencias de la luz. Los campos ópticos oscilan a velocidades de un millón de billones de veces por segundo, es decir, con frecuencias de petahercios - alrededor de 100, 000 veces más rápido que las frecuencias de reloj alcanzables en dispositivos electrónicos convencionales.