Científicos descubren que la fuerza de la luz tiene una energía de “empuje”

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El equipo de Tang demuestra cómo ondas de luz interactuantes pueden usarse para controlar dispositivos en un chip de silicio. (Imagen: Hong Tang/Yale University)

Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale ha descubierto una fuerza de la luz “repulsiva” que puede usarse para manipular componentes en microchips de silicio, lo que significa que futuros nanodispositivos podrían estar controlados por la luz en lugar de la electricidad.

El equipo descubrió anteriormente una fuerza de la luz “atractiva” que podría manipularse para mover componentes en interruptores semiconductores de diminutos sistemas micro y electro mecánicos en un chip. Los científicos han descubierto ahora una fuerza repulsiva complementaria. Los investigadores habían teorizado la existencia de ambas fuerzas desde 2005, pero la segunda había estado sin demostrarse hasta ahora. El equipo, liderado por Hong Tang, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería y Ciencia Aplicada de Yale, informa de sus hallazgos en la publicación on-line avanzada del 13 de julio de Nature Photonics.

“Esto completa el cuadro”, dijo Tang. “Hemos demostrado que esta es una fuerza de luz bipolar con componentes atractivos y repulsivos”.

Las fuerzas de luz atractivas y repulsivas que descubrió el equipo de Tang son distintas fuerza de presión de radiación de la luz, la cual empuja un objeto cuando la luz brilla sobre él. En lugar de esto, empujan o tiran en los laterales de la dirección en la que viaja la luz.

Anteriormente, los ingenieros usaron la fuerza atractiva que descubrieron para mover componentes de un chip de silicio en una dirección, tal como tirar de un interruptor a nanoescala para abrirlo, pero fueron incapaces de empujarlo en la dirección opuesta.

Usar ambas fuerzas significa que ahora tienen control completo en ambas direcciones. “Hemos demostrado que estas son fuerzas ajustables que podemos usar en ingeniería”, dijo Tang.

Para crear la fuerza repulsiva, o el “empujón”, en un chip de silicio, el equipo dividió un rayo de luz infrarroja en dos rayos separados y forzó a cada uno a viajar una longitud distinta de un nanocable de silicio, llamado guía de onda. Como resultado, los dos rayos de luz quedan desfasados uno respecto al otro, creando una fuerza repulsiva con una intensidad que puede controlarse – cuanto más desfasado estén los dos rayos, mayor será la fuerza.

“Podemos controlar cómo interactúan los rayos de luz”, dijo Mo Li, asociada de posdoctorado en ingeniería eléctrica en Yale y autor principal del artículo. “Esto no es posible en el espacio libre – sólo es posible cuando la luz está confinada en las guías de onda de nanoescala que se colocan muy cerca entre sí en el chip”.

“La fuerza de la luz es intrigante debido a que funciona de forma opuesta a los objetos cargados”, dijo Wolfram Pernice, otro profesor de posdoctorado en el grupo de Tang. “Las cargas opuestas se atraen entre sí, mientras que los rayos de luz desfasados se repelen en este caso”.

Estas fuerzas de luz pueden algún día controlar dispositivos de telecomunicaciones que requerirían mucha menos energía pero serían mucho más rápidos que sus homólogos actuales, comenta Tang. Un beneficio añadido de usar luz en lugar de electricidad es que puede ser enviada a través de un circuito sin casi interferencia en la señal, y se elimina la necesidad de un gran número de cables eléctricos.


Cita: DOI: 10.1038/NPHOTON.2009.116

Autor: Suzanne Taylor Muzzin
Fecha Original: 13 de julio de 2009
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