RUSIA, (Sputnik), 30 de mayo de 2018 .- Un grupo de científicos de la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares (MEPhI) de Rusia desarrolló por primera vez un microrresonador ajustable para crear estados híbridos de energía entre la luz y la materia, que permitirá controlar las propiedades químicas y biológicas de moléculas mediante la luz.
Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista especializada Review of Scientific Instruments. El artículo está incluido en la lista de los más interesantes (Editor’s Pick).
El microrresonador, desarrollado por un grupo encabezado por el profesor titular de la MEPhi, Yuri Rakóvich, es una trampa para la luz que consta de dos espejos. La distancia entre ellos es de varias centenas de nanómetros. Cuando un cuanto de la luz entra en esta trampa se forma el estado localizado de onda electromagnética. Modificando la forma y el tamaño del resonador se puede gestionar la distribución de la onda electromagnética en el espacio y el período de vida del fotón en el resonador.
El nuevo instrumento permitirá gestionar las propiedades químicas y biológicas de moléculas mediante la luz. Su importancia depende en buena medida de lo excepcional del diseño. En base al microrresonador desarrollado se pueden crear dispositivos de nueva generación para usarlos en sensores biológicos y químicos, gestionar la velocidad de las reacciones químicas y la eficacia del proceso de transmisión de energía.
Una alta valoración del dispositivo se debe a su novedad, eficacia y construcción universal, así como propiedades únicas del microrresonador para llevar a cabo investigaciones, explicaron a RIA Novosti los autores del proyecto.
Entre la luz y la materia
La interacción entre emisores cuánticos y el campo magnético localizado es interesante, ante todo, debido a la posibilidad de gestionar las propiedades de estados híbridos luz-materia. En tales sistemas, la luz y la materia forman un estado intermedio con propiedades modificadas. Se puede gestionar estas propiedades de estados híbridos con la radiación óptica (luz). Una de las posibilidades de conseguir este estado es colocar moléculas que irradian o absorben la luz en el resonador.
Según los científicos, la construcción del microrresonador ajustable facilitará y ampliará tales investigaciones, permitiendo estudiar la interacción entre la luz y la materia más fuerte o más débil en las muestras de casi todas las sustancias en la banda espectral desde la radiación ultravioleta hasta la infrarroja.
El dispositivo es un microrresonador de Fabry-Pérot (?2) que consta de dos espejos —plano y esférico— que permiten realizar un efecto plano-paralelo al menos en un punto en la superficie del espejo esférico, minimizando el volumen de modo. Es una trampa para la luz que tiene forma de dos espejos. La distancia entre ellos es menor que la longitud de onda de la luz, explica a RIA Novosti el físico del laboratorio de Nanomateriales Híbridos Fotónicos de la MEPhI, el profesor titular Yuri Rakóvich.
Cuando un cuanto de la luz entra en esta trampa o se irradia por una fuente de la luz dentro del resonador empieza a moverse rápidamente, reflejándose muchas veces en los espejos. Esto permite entrelazar fotones y los propios estados energéticos del microrresonador.
Modificando la forma y el tamaño del resonador, así como coeficientes de reflexión de espejos se puede gestionar las propiedades de la luz y la eficacia de esta trampa, informa Yuri Rakóvich.
Del prototipo a la fabricación industrial
El microrresonador desarrollado es de uso cómodo y su construcción es simple para lanzar su fabricación en serie. El microrresonador puede usarse no solo para crear dispositivos para gestionar la velocidad de reacciones químicas, sino también para desarrollar fuentes de luz de alta eficiencia y nuevos aparatos de láser con un bajo umbral de generación de gestión.
El uso de este dispositivo dará nuevas posibilidades para estudiar la influencia de efectos de enlaces débiles y fuertes en la dispersión combinatoria, la velocidad de reacciones químicas, la conductividad eléctrica, la generación de láser, la transferencia de energía sin irradiación y otras funciones físicas, químicas y biológicas. Esto será un paso importante hacia el desarrollo de varias aplicaciones prácticas del efecto de la interacción entre la luz y la materia, ante todo para modificar procesos físicos, químicos y biológicos, dijo a RIA Novosti el empleado del laboratorio Dmitri Dovzhenko.
La MEPhI participa en el programa federal destinado a incrementar la competitividad de las universidades rusas (Proyecto 5-100), cuyo objetivo es reforzar las capacidades de investigación de las universidades rusas y el desarrollo de investigaciones científicas acuciantes, la integración de la educación, el sector de negocios y la innovación, así como la interacción eficaz de la ciencia universitaria y socios industriales.
VP/INTERNACIONAL/AM