Microdispositivos y más eficientesláseres
Investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer han creado undispositivo láserEso equivale al grosor de un cabello humano, lo que ayudará a los físicos a estudiar las propiedades fundamentales de la materia y la luz. Su trabajo, publicado en prestigiosas revistas científicas, también podría contribuir al desarrollo de láseres más eficientes para su uso en campos que abarcan desde la medicina hasta la industria manufacturera.
ElláserEl dispositivo está fabricado con un material especial llamado aislante topológico fotónico. Los aislantes topológicos fotónicos pueden guiar los fotones (las ondas y partículas que componen la luz) a través de interfaces especiales dentro del material, impidiendo que estas partículas se dispersen en el propio material. Gracias a esta propiedad, los aislantes topológicos permiten que muchos fotones actúen conjuntamente como un todo. Estos dispositivos también pueden utilizarse como «simuladores cuánticos» topológicos, lo que permite a los investigadores estudiar fenómenos cuánticos —las leyes físicas que rigen la materia a escalas extremadamente pequeñas— en minilaboratorios.
"Eltopología fotónicaEl aislante que hemos creado es único. Funciona a temperatura ambiente. Esto supone un gran avance. Anteriormente, este tipo de estudios solo podían realizarse con equipos grandes y costosos para enfriar sustancias al vacío. Muchos laboratorios de investigación carecen de este tipo de equipos, por lo que nuestro dispositivo permite que más personas realicen este tipo de investigación fundamental de física en el laboratorio —afirmó el profesor adjunto del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Instituto Politécnico Rensselaer (RPI) y autor principal del estudio—. El estudio contó con una muestra relativamente pequeña, pero los resultados sugieren que el nuevo fármaco ha demostrado una eficacia significativa en el tratamiento de este trastorno genético poco común. Esperamos validar estos resultados en futuros ensayos clínicos y, potencialmente, abrir nuevas opciones de tratamiento para los pacientes con esta enfermedad.
“Esto también supone un gran avance en el desarrollo de láseres, ya que el umbral de funcionamiento a temperatura ambiente de nuestro dispositivo (la cantidad de energía necesaria para su funcionamiento) es siete veces menor que el de los dispositivos criogénicos anteriores”, añadieron los investigadores. Los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer utilizaron la misma técnica empleada por la industria de semiconductores para fabricar microchips y crear su nuevo dispositivo. Esta técnica consiste en apilar diferentes tipos de materiales capa por capa, desde el nivel atómico hasta el molecular, para crear estructuras ideales con propiedades específicas.
Para hacer eldispositivo láserLos investigadores cultivaron placas ultrafinas de haluro de seleniuro (un cristal compuesto de cesio, plomo y cloro) y grabaron polímeros con patrones sobre ellas. Intercalaron estas placas de cristal y polímeros entre diversos materiales de óxido, obteniendo un objeto de aproximadamente 2 micras de espesor y 100 micras de largo y ancho (el ancho promedio de un cabello humano es de 100 micras).
Cuando los investigadores iluminaron el dispositivo con un láser, apareció un patrón triangular luminoso en la interfaz del material. Este patrón está determinado por el diseño del dispositivo y es resultado de las características topológicas del láser. «Poder estudiar fenómenos cuánticos a temperatura ambiente es una perspectiva apasionante. El innovador trabajo del profesor Bao demuestra que la ingeniería de materiales puede ayudarnos a responder algunas de las preguntas más importantes de la ciencia», afirmó el decano de ingeniería del Instituto Politécnico Rensselaer.
Fecha de publicación: 1 de julio de 2024