Físicos de la Universidad de Varsovia, en colaboración con diversos equipos de toda Polonia, han logrado atrapar luz infrarroja dentro de una capa de material de apenas 40 nanómetros de espesor. El avance, detallado en la revista ACS Nano, utiliza una red de difracción sublongitud de onda fabricada con diseleniuro de molibdeno (MoSe2) para confinar y amplificar la luz a escalas que hasta ahora se consideraban imposibles.
Las estructuras tradicionales basadas en silicio o galio tienen dificultades para contener la luz en dimensiones tan reducidas, perdiendo a menudo sus propiedades reflectantes a medida que se encogen. El equipo de investigación superó este obstáculo aprovechando el índice de refracción único del MoSe2. La luz viaja 4,5 veces más lento a través de este material que en el vacío, lo que permite que la red atrape ondas infrarrojas en un volumen significativamente menor que su propia longitud de onda.
Avances en el rendimiento fotónico
La capacidad de manipular la luz a nanoescala es fundamental para el futuro de la computación. A medida que los circuitos electrónicos se acercan a sus límites físicos, la fotónica ofrece una alternativa más rápida y sin masa para la transmisión de datos. El diseño del equipo actúa como una trampa de alta eficiencia, concentrando la luz infrarroja con tal intensidad que desencadena un efecto óptico no lineal conocido como generación de tercer armónico.
Este proceso convierte la luz infrarroja en luz azul visible. Los investigadores observaron que la red intensificaba este efecto de conversión más de 1.500 veces en comparación con una capa plana y sin estructura del mismo material.
Para superar las limitaciones experimentales, los investigadores utilizaron la epitaxia de haces moleculares (MBE) para producir las películas de MoSe2. Los métodos anteriores dependían de la exfoliación manual, lo que restringía las muestras a tamaños microscópicos. La técnica MBE permitió al equipo cultivar capas uniformes y de alta calidad que abarcan varios centímetros cuadrados.
Este método de producción logra una relación de aspecto extrema. La película resultante es aproximadamente un millón de veces más ancha que gruesa, una escala que empequeñece las proporciones de una hoja de papel estándar. Al demostrar que estas estructuras ultradelgadas pueden fabricarse a mayor escala, los investigadores han proporcionado un nuevo modelo para integrar componentes fotónicos en hardware práctico de alta velocidad.
