Cómo una espiral de luz podría hacerte la vida más fácil
Un equipo de científicos internacional ha logrado prolongar la vida de un estado especial de la luz que aparece entre un cristal líquido colestérico y un medio estratificado. Esto ayudará a crear dispositivos para extraer muestras médicas en casa.
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El estado óptico estudiado por el equipo —entre los que se encontraban científicos de la Universidad Federal de Siberia (SFU)— es un enjambre de la luz que se forma entre dos medios diferentes que funcionan como espejos. Al reflejarse de forma múltiple en estos espejos, la luz se topa con una trampa específica y no encuentra salida en la frontera. Los resultados de la investigación están publicados en la revista Crystals.
Cuando la luz ilumina la frontera del medio, aparecen rayos reflejados y refractados. En caso del ángulo extremo del reflejo completo, puede aparecer un rayo que se desliza a lo largo de la frontera: la onda de luz superficial.
La representación esquemática de la interfaz entre un espejo anisotrópico que preserva la polarización dieléctrica y un cristal líquido colestérico. /
© CC BY 4.0 / LA UNIVERSIDAD FEDERAL DE SIBERIA
“A diferencia de otras ondas superficiales, en el caso del rayo que cae de forma perpendicular sobre la superficie la ola se frena y no transmite la energía a lo largo de la frontera. A este fenómeno se le conoce como estado óptico de Tamm”, explica el jefe del grupo científico y profesor titular del departamento de física teórica y fenómenos de ondas de la SFU, Stepán Vétrov.
(a) El índice de reflexión efectivo (verde) dependiendo de la profundidad z de la estructura en capas y la intensidad local normalizada | E | 2 del estado de Tamm óptico quiral (rojo). (b) Los espectros de transmisión para polarizaciones circulares que coinciden (rojo) y opuestas (azul) a la mano del colestérico. /
© CC BY 4.0 / LA UNIVERSIDAD FEDERAL DE SIBERIA
El equipo logró hacer girar la luz parada usando cristal líquido colestérico. Este cristal líquido no es simétrico porque está compuesto por varias moléculas prolongadas y orientadas cuya dirección se tuerce en una espiral como una escalera de caracol. La resultante trompa o espiral de luz vive durante más tiempo que las ondas habituales.
“Es importante que el nuevo estado tenga una vida relativamente larga y continua de varios picosegundos. Durante este tiempo, la luz se refleja en espejos miles de veces. Esperamos que nuestras investigaciones ayuden a crear en un futuro nuevos tipos de equipos de microláseres y de biosensores”, comenta la empleada del departamento de Física de la SFU Natalia Rudakova.
Según los científicos, los sistemas de biosensores obtenidos serán altamente sensibles, lo que permitirá recoger muestras de sangre en casa y obtener un resultado rápido y preciso.
El grupo de científicos lo componen investigadores del Instituto de Física Leonid Kirenski de la filial siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia y de la Universidad Nacional Chiao Tung de Taiwán.
