Fondos comunitarios para investigar una antena que capture luz

Científicos financiados con fondos comunitarios han creado una antena que captura la luz de la misma forma en la que otras antenas reciben señales de televisión o radio. Confían en que este descubrimiento ayudará a crear herramientas con aplicaciones para la seguridad, la defensa y la protección nacional. El dispositivo, presentado en la revista Nature Nanotechnology, es fruto del proyecto BIMORE («Optoelectrónica molecular bioinspirada»), financiado con cerca de 3 millones de euros procedentes del programa de movilidad Marie Curie del Sexto Programa Marco (6PM). Un grupo de investigadores dirigido por el físico especializado en materia condensada Doug Natelson y el estudiante de postgrado Dan Ward de la Universidad Rice (Estados Unidos) ha desarrollado una antena óptica a partir de dos puntas de oro separadas por menos de un nanómetro (una cienmilésima del grosor de un cabello humano) que recoge luz emitida por un láser. Las puntas «atrapan la luz y la concentran en un espacio diminuto», explicó el profesor Natelson, lo que aumenta mil veces la intensidad de la luz en el hueco entre ellas. Éste indicó que confía en que el descubrimiento sea útil para el desarrollo de herramientas para la detección óptica, química y biológica incluso a nivel unimolecular, y que sus aplicaciones se extiendan a la seguridad industrial, la defensa y la protección nacional. «Se puede pasar por alto que la antena de los coches está compuesta de átomos; funciona y punto», indicó el profesor Natelson. «Pero si se tienen pequeños trozos de metal muy cerca el uno del otro hay que tener en cuenta todo tipo de detalles. Los campos van a ser grandes, la situación complicada, y hay límites muy estrictos.» Según dijo, el equipo descubrió que la clave para medir la amplificación de la luz consistía en medir la corriente eléctrica entre las dos puntas de oro. «Al acercar tanto las dos nanopuntas se crea un túnel cuántico que permite a los electrones discurrir de un lado al otro y generar un flujo de carga eléctrica», indican los investigadores. A continuación lograron poner en movimiento los electrones al empujarlos a baja frecuencia aplicando un voltaje de forma medible y extremadamente controlada, y crear un flujo mediante el láser que empuja la carga a la misma alta frecuencia de la luz. «La capacidad de comparación de los dos procesos creó un estándar mediante el que determinar la amplificación de la luz», afirmó el profesor Natelson. Éste añadió que la amplificación es un «efecto plasmónico». Los plasmones, que pueden excitarse mediante luz, son electrones oscilantes en estructuras metálicas que se comportan como ondas en la superficie del agua. «Tienes una estructura metálica, proyectas luz sobre ella y la luz provoca que los electrones de esta estructura metálica comiencen a agitarse», explicó. «Puedes considerar los electrones del metal como un fluido incompresible, como el agua en una bañera. Con la agitación que genera el vaivén se crean campos eléctricos». Explicó que «en las superficies del metal, estos campos pueden ser muy grandes, mucho más que los de la radiación original». Pero admitió la dificultad de medir su tamaño. «No sabíamos cuánta agitación se producía entre los dos lados y eso fue exactamente lo que quisimos averiguar», y añadió que mediante la medición simultánea de las corrientes entre las puntas, tanto las generadas por electricidad como por óptica de alta frecuencia, «podemos calcular el voltaje de ida y vuelta en las frecuencias realmente altas características de la luz.». El científico comentó que el equipo estudió estos campos mejorados por las posibilidades que ofrecen en sensores y óptica no lineal. «Todo lo que permite observar lo que ocurre a estas escalas ínfimas posee una gran utilidad», indicó. Al estudio también contribuyeron investigadores del Instituto de Tecnología de Karlstuhe (Alemania) y de la Universidad Autónoma de Madrid (España).