Aprovechar la energía de la luz en volúmenes a nanoescala requiere nuevos enfoques de ingeniería para superar una barrera fundamental conocida como el “límite de difracción”. Sin embargo, los investigadores de la Universidad de Illinois han roto esta barrera al desarrollar nanoantenas que empaquetan la energía capturada de las fuentes de luz, como los LED, en partículas con diámetros a escala nanométrica, lo que permite detectar biomoléculas individuales, catalizar reacciones químicas y generar fotones con propiedades deseables para la computación cuántica.
Los resultados, que tienen una amplia gama de aplicaciones, se publicaron recientemente en Nano Letters, una prestigiosa revista revisada por pares publicada por la American Chemical Society en un documento titulado “Amplificación espectralmente sintonizable mediada por microcavidades Absorción en Nanoantenas plasmónicas”, la investigación fue financiada por la National Science Foundation.
Para crear un dispositivo capaz de superar el límite de difracción, la estudiante de posgrado Qinglan Huang y su asesor, el director de Holonyak Lab Brian T. Cunningham, profesor de ingeniería Donald Biggar Willett , unieron cristales fotónicos con una nanoantena plasmónica, un enfoque innovador en el campo. Los cristales fotónicos sirven como receptores de luz y enfocan la energía en un campo electromagnético. Eso es cientos de veces mayor que el recibido de la fuente de luz original, como un LED o un láser. Las nanoantenas, cuando se “sintonizan” a la misma longitud de onda, absorben la energía del campo electromagnético y concentran la energía en un volumen más pequeño que son otros dos órdenes de magnitud de mayor intensidad. La retroalimentación energética entre el cristal fotónico y la nanoantena, llamada “acoplamiento híbrido resonante” se puede observar por sus efectos sobre el espectro de luz reflejada y transmitida.
“Obtener un acoplamiento cooperativo entre dos cosas es emocionante porque nunca se ha hecho”, dijo Huang. “Es un concepto de propósito general que hemos demostrado experimentalmente por primera vez”.
Para lograr esto, el equipo controló cuidadosamente la densidad de las nanoantenas para maximizar su eficiencia de recolección de energía. También desarrollaron un método que permitió que las nanoantenas se distribuyeran uniformemente a través de la superficie del cristal fotónico y sintonizaron la longitud de onda de resonancia óptica del cristal fotónico para que coincida con la longitud de onda de absorción de las nanoantenas.
Además de cambiar la forma en que los investigadores pueden trabajar con la luz, este nuevo método de acoplamiento tiene el potencial de cambiar cómo y cuándo se diagnostica el cáncer.
Cunningham dijo: “La física novedosa en esta investigación y el potencial para aplicaciones amplias son los que hacen que esta investigación se destaque. Los próximos pasos de esta investigación implican profundizar en las aplicaciones potenciales de este nuevo proceso”.
Noticia de: Phys.org / Traducción libre del inglés por WorldEnergyTrade.com
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