Aprovechar la luz del ultravioleta extremo en dispositivos diminutos
El equipo del proyecto X-PIC(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, exploró la extensión de la fotónica integrada a una región espectral nunca antes explotada, entre el ultravioleta extremo (EUV, por sus siglas en inglés) (un tipo de luz que se sitúa más allá del ultravioleta) y los rayos X blandos que se sitúan justo al lado del EUV. La luz del EUV tiene longitudes de onda entre decenas y cientos de veces más cortas que la luz visible. «La tecnología existente no funciona en esta región, ya que la materia absorbe rápidamente la luz por encima de los cien nanómetros, es decir, aproximadamente una milésima parte del diámetro de un cabello humano», explica Salvatore Stagira(se abrirá en una nueva ventana), catedrático de Física Experimental del Politécnico de Milán (Italia), que ha coordinado el proyecto. «Sin embargo, esta región espectral es muy atractiva porque permite aplicaciones de obtención de imágenes con una resolución espacial extremadamente alta, tal y como exigen hoy en día los modernos procesos de fabricación de microelectrónica». En esta región, es posible generar el evento artificial más corto, los pulsos de luz de attosegundos, el campo que está detrás del Premio Nobel de Física 2023 y que explora los procesos extremadamente rápidos en la materia. Estos impulsos son tan cortos como unas pocas milbillonésimas de segundo. La fotónica integrada en el EUV combina todas las capacidades mencionadas en un dispositivo compacto y miniaturizado.
Avance de la tecnología fotónica
El equipo de X-PIC demostró que es posible generar y manipular pulsos de luz coherentes en la región espectral del EUV dentro de una plataforma miniaturizada. Esto se consiguió en una pequeña placa de sílice fundida mediante una técnica denominada irradiación láser de femtosegundos seguida de grabado químico (FLICE, por sus siglas en inglés). Dado que la luz del EUV no puede atravesar la mayoría de los materiales sólidos, la idea principal era que, en su lugar, puede guiarse a través de un canal vacío, con un diámetro comparable al de un cabello humano, mediante la FLICE. Dentro de este canal, se genera un pulso de luz del EUV mediante la interacción de un pulso láser RI intenso y ultracorto con un gas que fluye a través de él. El dispositivo incluye una red de canales microfluídicos que alimentan el canal principal con el gas. La extrema flexibilidad de la FLICE permite realizar complejas estructuras tridimensionales vacías en el dispositivo. A continuación, el pulso del EUV puede separarse del pulso láser IR a través de canales vacíos adicionales. Por último, puede explotarse tanto dentro del dispositivo como fuera, dependiendo de la aplicación.
Hacia el desarrollo de dispositivos más complejos
Stagira afirma que la principal ventaja de este resultado es la demostración de una tecnología que permite la miniaturización de toda una línea de luz del EUV dentro de un pequeño dispositivo de unos pocos milímetros de longitud, mientras que las voluminosas líneas de luz del EUV habituales se extienden a lo largo de varios metros. La línea de luz es el sistema que genera, transporta, modela y emite la luz del EUV. A corto plazo, esto afectará sobre todo a las aplicaciones relacionadas con la espectroscopia resuelta en el tiempo(se abrirá en una nueva ventana). Se prevén aplicaciones a largo plazo en metrología del EUV, fotolitografía(se abrirá en una nueva ventana), imagen y óptica cuántica del EUV. «El proyecto X-PIC fusionó dos tecnologías distintas, el método de laboratorio en un chip, en el que se realizan funciones complejas dentro de un pequeño dispositivo, con la generación de pulsos de luz del EUV coherentes hasta el régimen de attosegundos», concluye Stagira. «Como resultado, la fotónica integrada está entrando en un nuevo ámbito».
