Crean un dispositivo, del tamaño de un cabello humano, que permite conseguir lásers que usan 7 veces menos energía que hasta ahora

El láser es una de las tecnologías más versátiles en el mundo científico, con aplicaciones en prácticamente todos los campos de la ciencia. Una de sus cualidades más interesantes es que concentra mucha energía en un espacio muy pequeño. Pero para ello se necesita, valga la redundancia, mucha energía y esto precisa una gran infraestructura. Reducir esto es una clave para el avance en nuevos dispositivos láser, portátiles pero igual de potentes. Y esto es lo que han conseguido investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer.

Científicos liderados por Wei Bao han fabricado un dispositivo no más ancho que un cabello humano que ayudará a los físicos a investigar la naturaleza fundamental de la materia y la luz. Los hallazgos, publicados en Nature Nanotechnology, también podrían respaldar el desarrollo de láseres más eficientes.

El dispositivo está hecho de un tipo especial de material llamado aislante topológico fotónico. Este material puede guiar los fotones (las partículas onduladas que forman la luz) a interfaces diseñadas específicamente dentro del material y al mismo tiempo evitar que estas partículas se dispersen a través del material mismo.

Debido a esta propiedad, los aislantes topológicos pueden hacer que muchos fotones actúen coherentemente como un solo fotón, la clave de un láser. Los dispositivos también se pueden utilizar como “simuladores cuánticos” topológicos, laboratorios en miniatura donde los investigadores pueden estudiar los fenómenos cuánticos, las leyes físicas que gobiernan la materia a escalas muy pequeñas.

“El aislante topológico fotónico que creamos es único – explica Bao -. Funciona a temperatura ambiente y este es un avance importante. Anteriormente, solo se podía investigar utilizando equipos grandes y costosos que enfrían la materia en el vacío. Muchos laboratorios de investigación no tienen acceso a este tipo de equipos, por lo que nuestro dispositivo podría permitir que más personas realicen este tipo de investigación de física básica. También es un paso adelante prometedor en el desarrollo de láseres que requieren menos energía para funcionar, ya que el umbral de nuestro dispositivo a temperatura ambiente (la cantidad de energía necesaria para que funcione) es siete veces menor que el de los dispositivos de baja temperatura desarrollados hasta la fecha”.

Para crear su dispositivo, los investigadores cultivaron placas ultrafinas de haluro de perovskita, un cristal hecho de cesio, plomo y cloro, y grabaron un polímero encima con un patrón. Intercalaron estas placas de cristal y polímero entre láminas de diversos materiales de óxido, formando finalmente un objeto de aproximadamente 2 micrones de espesor y 100 micrones de largo y ancho (el cabello humano promedio mide 100 micrones de ancho).