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

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
Enlace Original

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Comments (14)

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

    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 l…

  2. Turok

    “las cargas opuestas se atraen entre sí.”.De acuerdo.”mientras que los rayos de luz desfasados se repelen”.Esto no lo capto.Si los rayos de luz son fotones, los fotones no tienen carga (ni masa, por eso viajan a la velocidad de la luz)luego ni se repelen ni se atraen,se atraviesan unos a unos como si fueran fantasmas.

  3. salvatore

    Turok, aunque no soy ni físico ni na de na, pero tal y como lo entiendo yo, diria que algo tiene que ver con la dualidad onda-partícula. Los fotones, aunque no tengan masa, sí tienen energía, y de hecho la transmiten al interactuar con otras partículas cuando el fotón es partícula y no onda. Y ya sabemos qué pasa cuando se transmite energía -de ahí que se hable de esta propiedad de ‘empuje’ y ‘repulsión’, que no creo que se refiera a la carga intrínseca del fotón.
    Te recomiendo que le eches una ojeada (-como he hecho yo XD- a la wiki, -mejor en inglés-, aunque en español tampoco parece un mal artículo)
    http://es.wikipedia.org/wiki/Foton
    Ya digo que ésto es una observación personal, por lo que es muy posible que vaya errado. Aun así, yo lo he entendido de ésta manera.

    • Turok

      Sí eso es cierto los fotones tienen energía y lo que tú explicas es cierto, probablemente la cosa va por donde dices.Tras escribir el comentario lo estuve pensando mejor y me dije que quizás ese empuje resulte de tal energía.Lo que me despistó un poco fue lo de la “repulsión”, aunque no es menos cierto que “una repulsión” es también el resultado de una fuerza.Oye pues para no ser físico estas puesto en materia.Me alegro.

  4. jeisterak

    Ya desde niños siempre hemos observado semejante naturaleza.

    Gracias Sres/Sras por indicarnos una primera explicación.

    Continúen –> Resulta que nuestros ancestros no están equivocados.Sólo que no disponían de los medios para explicarlo.

    Ánimo!! Poco a poco vamos encontrando lo que ya sabíamos!!

    Por cierto, para entendidos/ignorantes : El tema en cuestión es muy serio!!

  5. Turok, cuidado, “Si los rayos de luz son fotones,” los rayos de luz no son fotones (individuales), son haces o conjuntos de muchos fotones. El fenómeno de una fuerza “efectiva” entre haces de fotones es característico del comportamiento no lineal de la luz en un medio (no en el vacío). Un haz de luz en un medio físico (una guía de onda) interactúa con el medio y el medio interactúa con la luz, dotándola de propiedades no lineales (el comportamiento del haz depende de su intensidad, o número de fotones, y de su fase relativa, o fase promedio del haz de fotones), por ejemplo, produciendo pulsos de tipo soliton óptico. Dos pulsos de este tipo interactúan entre sí, se acercan o alejan en función de su fase relativa (es un efecto debido a cómo reacciona el medio a dicho desfase) y es posible la repulsión. En solitones ópticos en fibra óptica (a microescala, no a nanoescala como en el artículo de la noticia) este tipo de fenómeno se ha demostrado experimentalmente desde mediados de los 1980.

    • Turok

      Bueno, quizá me expresé mal.Cualquiera que sepa un poco de física sabe que un rayo de luz no es un “fotón individual”,sino como bien explicas, un haz de fotones.Y ya puestos permiteme una pregunta.El solitón que es más bien una onda,¿puede ser tratado como una partícula?.¿Tiene spin, el solitón?.

  6. Por cierto, el preprint del artículo técnico de Nature Photonics se encuentra en ArXiv (http://arxiv.org/abs/0903.5117) aunque le falta la información suplementaria (http://www.nature.com/nphoton/journal/v3/n8/extref/nphoton.2009.116-s1.pdf). Al leer el artículo me aclara lo observado. Al propagar haces de luz por dos guías ópticas cercanas, éstas mecánicamente se doblan acercándose o alejándose en función de la fase relativa de los haces que se propagan por ellas. Como son nanoguías óptica, la luz se canaliza por ellas pero con una gran componente en su entorno exterior y estas componentes exteriores las que interactúan entre sí provocando la fuerza efectiva.

  7. [...] fenómeno. He de confesar que me he enterado de este interesante artículo gracias a Kanijo “Científicos descubren que la fuerza de la luz tiene una energía de “empuje”,” Ciencia Kanija, 5 agosto 2009, que nos traduce un artículo publicado por los servicios de [...]

  8. [...] fenómeno. He de confesar que me he enterado de este interesante artículo gracias a Kanijo “Científicos descubren que la fuerza de la luz tiene una energía de “empuje”,” Ciencia Kanija, 5 agosto 2009, que nos traduce un artículo publicado por los servicios de [...]

  9. Ciencia Kanija » Científicos descubren que la fuerza de la luz tiene una energía de “empuje”…

    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 l…

  10. F

    Pues no debe ser tan nuevo cuando en la continuación de la Máquina del tiempo (Las naves del tiempo, Stephen Baxter 1995) el protagonista viaja en un “barco espacial” cuya propulsión se basa en esto.

  11. Hans Fastolfe

    Leyendo el artículo original, me parece que una traducción más acertada que “empujan o tiran en los laterales de la dirección en la que viaja la luz”, sería “empujan o tiran en dirección perpendicular a la de la luz”. Lo que ese párrafo comenta es que esas fuerzas no son la fuerza de presión de radiación, porque ésta empuja en la dirección de la luz.

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