Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto una técnica para controlar la luz con campos eléctricos.

"Nuestro método es similar a la técnica utilizada para proporcionar las capacidades informáticas de las computadoras, "dice Linyou Cao, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en NC State y autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo. "En las computadoras, se utiliza un campo eléctrico para encender o apagar la corriente eléctrica, que corresponde a la lógica 1 y la lógica 0, la base del código binario. Con este nuevo descubrimiento, una luz puede controlarse para que sea fuerte o débil, extendido o enfocado, apuntando en una dirección u otras por un campo eléctrico. Pensamos eso, así como las computadoras han cambiado nuestra forma de pensar, esta nueva técnica probablemente cambiará nuestra forma de mirar. Por ejemplo, puede dar forma a una luz en patrones arbitrarios, que pueden encontrar aplicaciones en proyectores y lentes de realidad virtual sin gafas, la industria del cine de animación o el camuflaje ".

Controlar la luz con campos eléctricos es difícil. Fotones, las unidades básicas de luz, son neutrales, no tienen cargo, por lo que generalmente no responden a los campos eléctricos. En lugar de, la luz se puede controlar ajustando el índice de refracción de los materiales. El índice de refracción se refiere a la forma en que se reflejan los materiales, transmitir, dispersar y absorber la luz. Cuanto más se pueda controlar el índice de refracción de un material, cuanto más control tenga sobre la luz que interactúa con ese material.

"Desafortunadamente, es muy difícil sintonizar el índice de refracción con campos eléctricos, Cao dice:"Las técnicas anteriores solo podían cambiar el índice de luz visible entre un 0,1 y un 1 por ciento como máximo".

Cao y sus colaboradores han desarrollado una técnica que les permite cambiar el índice de refracción de la luz visible en algunos materiales semiconductores en un 60 por ciento, dos órdenes de magnitud mejor que los resultados anteriores. Los investigadores trabajaron con una clase de materiales semiconductores atómicamente delgados llamados monocapas de dicalcogenuro de metales de transición. Específicamente, trabajaron con películas delgadas de sulfuro de molibdeno, sulfuro de tungsteno y seleniuro de tungsteno.

"Cambiamos el índice de refracción aplicando carga a materiales semiconductores bidimensionales de la misma manera que se aplicaría carga a los transistores en un chip de computadora, "Dice Cao". Usando esta técnica, logramos significativo, cambios ajustables en el índice dentro del rango rojo del espectro visible ".

En la actualidad, La nueva técnica permite a los investigadores ajustar el índice de refracción en cualquier cantidad hasta en un 60 por ciento:cuanto mayor sea el voltaje aplicado al material, cuanto mayor sea el grado de variación del índice. Y, debido a que los investigadores están utilizando las mismas técnicas que se encuentran en las tecnologías de transistores computacionales existentes, estos cambios son dinámicos y se pueden realizar miles de millones de veces por segundo.

"Esta técnica puede proporcionar capacidades para controlar la amplitud y la fase de la luz píxel a píxel de una manera tan rápida como las computadoras modernas, "dice Yiling Yu, un recién graduado de NC State y autor principal del artículo.

"Este es solo un primer paso, "Dice Cao." Creemos que podemos optimizar la técnica para lograr cambios aún mayores en el índice de refracción. Y también planeamos explorar si esto podría funcionar en otras longitudes de onda en el espectro visual ".

Cao y su equipo también están buscando socios de la industria para desarrollar nuevas aplicaciones para el descubrimiento.