Photo Sharing and Video Hosting at PhotobucketPor primera vez, los físicos han ideado una manera de hacer que la luz visible viaje en la dirección opuesta a la que normalmente toma al pasar a partir de un material a otro, como del aire a través del agua o del cristal. El fenómeno se conoce como refracción negativa y se podría en principio utilizarse para construir microscopios ópticos para la proyección de imágenes tan pequeñas como las de moléculas, e inclusive para crear dispositivos disimuladores para hacer objetos invisibles.

En la publicación en línea del 22 de marzo de Science Express, Los investigadores de física aplicada Henri Lezec, Jennifer Dionne, y el profesor Harry Atwater del California Institute of Technology, divulgarán su éxito en construir un material fotónico nanofabricado que crea índice de refracción negativo en la región azul-verde del espectro visible. Lezec es un asociado que visita en el laboratorio de Caltech de Atwater, y Dionne es un estudiante graduado en la física aplicada.

Según Lezec, la llave para entender la tecnología es primero entender cómo la luz se curva normalmente cuando pasa de un medio a otro. Si un lápiz se coloca en un vaso de agua en ángulo, por ejemplo, parece doblarse hacia arriba y hacia fuera si miramos en el agua desde una posición ventajosa sobre la superficie. Este efecto es debido a la naturaleza de la onda de la luz y a la tendencia normal de diversos materiales de dispersar la luz en diferente manera –en este caso, los materiales que son el aire fuera del vaso y el agua dentro de él.

Photo Sharing and Video Hosting at PhotobucketSin embargo, los físicos han pensado que, si los nuevos materiales ópticos se pudieran construir en el nivel de la nanoescala de cierta manera, puede ser que sea posible hacer que la luz se curve en el mismo ángulo, pero en la dirección opuesta. Es decir el lápiz curvo en el agua parecería doblarse al revés mientras que lo mirábamos.

Los detalles son complicados, pero tienen que ver con la velocidad de la luz a través del material mismo. Los investigadores en estos últimos años han creado los materiales con difracción negativa para frecuencias de microonda e infrarrojas. Estos logros han explotado las longitudes de onda relativamente largas en esas frecuencias –la longitud de onda de las microondas son de algunos centímetros, y la de las frecuencias infrarrojas son cercanas a la anchura de un pelo humano. La luz visible, porque su longitud de onda está en las dimensiones microscópicas –casi un centésimo de la anchura de un pelo- ha derrotado este acercamiento convencional.

Dionne, uno de los autores principales, dice que la brecha es hecha posible por el trabajo del laboratorio de Atwater en plasmonics, un campo emergente que “aprieta” la luz con materiales especialmente diseñados para crear una onda conocida como plasmon. En este caso, los plasmons actúan de una forma algo similares a una onda que viaja a través de la superficie de un lago, llevando la luz a lo largo de la superficie revestida de plata de un material de nitruro de silicio y entonces a través de un prisma de oro de nanoescala de modo que la luz entre de nuevo a la capa de nitruro de silicio con refracción negativa.

Así, el proceso no es igual que el que está usado para la refracción negativa de microondas y de la radiación infrarroja, sin embargo trabaja, dice Dionne. Y este descubrimiento es particularmente emocionante porque la luz visible, como sugiere su nombre, es la longitud de onda asociada al mundo de objetos que vemos, con tal que no sean demasiado pequeños.

“Podrías crear quizá los superlentes que pueden batir el límite de difracción,” dice Dionne. “Puede ser que puedas ver las moléculas de ADN y de proteínas claramente apenas mirándolas, sin tener que utilizar un método más complicado como la cristalografía de rayos X.”

Atwater, que es el profesor de Howard Hughes y profesor de física aplicada y materiales en Caltech, dice que la técnica plasmonic tiene de hecho potencial para una “lente perfecta compacta” que podría tener un número enorme de usos biomédicos y tecnológicos. “Una vez que la luz que viene de un objeto próximo pasa a través del material de refracción negativa, sería posible recuperar toda la información espacial,” él dice, agregando que la pérdida de esta información es porqué hay ordinariamente un límite al tamaño de un objeto que se pueda considerar en un microscopio.

Photo Sharing and Video Hosting at PhotobucketAún más atormentador es la posibilidad “de un dispositivo óptico de la capa de la invisibilidad” que rodearía un objeto y doblaría la luz de una manera tal que estuviera perfectamente enfocada en el lado opuesto. Esto proporcionaría la invisibilidad perfecta para el objeto dentro de la capa, de una forma similar a las capas usadas por Harry Potter o los Klingons en la vieja serie de televisión Star Trek.

“Por supuesto, cualquier persona dentro del capote no podría ver hacia fuera,” Atwater dice.

“Pero quizá podrías tener algunas ventanas pequeñas,” Dionne agrega.

Fuente: CALTECH

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