Los ingenieros en la Universidad de Yale en los EE.UU. han demostrado que la fuerza de la luz puede ser aprovechada para conducir nanomáquinas.Desde PhysicsWorld
Por Belle Dumé
Traducción: KC
El resultado podría dar lugar al desarrollo de dispositivos totalmente óptico-mecánicos a partir de circuitos fotónicos de tamaño nanométrico.
El trabajo combina con éxito dos importantes campos emergentes de investigación, nanofotónica y nanomecánica, y podría hacer posible la creación de pequeños componentes ópticos y mecánicos en el mismo chip de silicio.
A pesar de que la fuerza ejercida por los fotones es demasiado débil para sentirse en la vida cotidiana, puede ser mejorada mediante la concentración de la luz en circuitos fotónicos de tamaño nanométrico.
Hasta donde se sabe, la fuerza de la luz sólo ha sido utilizada para mover objetos pequeños mediante una técnica llamada "pinzas ópticas". Éstas trabajan capturando objetos microscópicos cerca del punto de enfoque de un rayo láser. La técnica permite que los objetos sean recogidos y trasladados a otro lugar utilizando sólo la luz. Ahora, Hong Tang y sus colegas han llevado este concepto un paso más y han demostrado que las fuerzas de la óptica pueden ser explotadas para mover un dispositivo semiconductor completo (Nature 456 480).
Moviendo máquinas con luz
Los investigadores demostraron que, cuando hicieron pasar haces concentrados de luz a través de un resonador fotónico nanomecánico libre, que también actúa como guía de ondas de luz, el resonador se curva. La fuerza de la óptica que causa este desplazamiento puede ser medida como un cambio en el acoplamiento entre el resonador y un sustrato subyacente. La fuerza (que puede ser tan alta como 8 pN por micra por por milliwatt) sería lo suficientemente grande como para mover nanomáquinas en un chip, aseguraron Tang y sus colegas.
La fuerza óptica producida por el nuevo método en realidad actúa perpendicularmente a la dirección del haz de luz. Esto contrasta con anteriores sistemas en los que la fuerza óptica era paralela a la dirección de propagación de la luz. Esto significa que ahora los espejos o configuraciones de cavidad, que son difíciles de implementar en sistemas en las escalas de circuitos integrados, ya no son necesarios. Y eso no es todo: la fuerza de la luz es intrínsecamente rápida por lo que podrá actuar en dispositivos nanomecánicos a frecuencias muy altas, posiblemente superando la actual barrera de unos cuantos gigahertz, dijo Tang a physicsworld.com.
Explicó que la magnitud de la fuerza es aproximadamente comparable con otras fuerzas comúnmente utilizadas para accionar nanodispositivos, tales como fuerzas electrostáticas y magnéticas, pero sin la necesidad de campos externos. "Todo esto implica que será posible desarrollar un sistema completo nanoelectromecánico fotónico con sensores ópticos integrados y de actuación, en el futuro cercano."
Los dispositivos totalmente ópticos requerirán mucho menos energía que los dispositivos que utilizan electrones.
El trabajo combina con éxito dos importantes campos emergentes de investigación, nanofotónica y nanomecánica, y podría hacer posible la creación de pequeños componentes ópticos y mecánicos en el mismo chip de silicio.
A pesar de que la fuerza ejercida por los fotones es demasiado débil para sentirse en la vida cotidiana, puede ser mejorada mediante la concentración de la luz en circuitos fotónicos de tamaño nanométrico.
Hasta donde se sabe, la fuerza de la luz sólo ha sido utilizada para mover objetos pequeños mediante una técnica llamada "pinzas ópticas". Éstas trabajan capturando objetos microscópicos cerca del punto de enfoque de un rayo láser. La técnica permite que los objetos sean recogidos y trasladados a otro lugar utilizando sólo la luz. Ahora, Hong Tang y sus colegas han llevado este concepto un paso más y han demostrado que las fuerzas de la óptica pueden ser explotadas para mover un dispositivo semiconductor completo (Nature 456 480).
Moviendo máquinas con luz
Los investigadores demostraron que, cuando hicieron pasar haces concentrados de luz a través de un resonador fotónico nanomecánico libre, que también actúa como guía de ondas de luz, el resonador se curva. La fuerza de la óptica que causa este desplazamiento puede ser medida como un cambio en el acoplamiento entre el resonador y un sustrato subyacente. La fuerza (que puede ser tan alta como 8 pN por micra por por milliwatt) sería lo suficientemente grande como para mover nanomáquinas en un chip, aseguraron Tang y sus colegas.
La fuerza óptica producida por el nuevo método en realidad actúa perpendicularmente a la dirección del haz de luz. Esto contrasta con anteriores sistemas en los que la fuerza óptica era paralela a la dirección de propagación de la luz. Esto significa que ahora los espejos o configuraciones de cavidad, que son difíciles de implementar en sistemas en las escalas de circuitos integrados, ya no son necesarios. Y eso no es todo: la fuerza de la luz es intrínsecamente rápida por lo que podrá actuar en dispositivos nanomecánicos a frecuencias muy altas, posiblemente superando la actual barrera de unos cuantos gigahertz, dijo Tang a physicsworld.com.
Explicó que la magnitud de la fuerza es aproximadamente comparable con otras fuerzas comúnmente utilizadas para accionar nanodispositivos, tales como fuerzas electrostáticas y magnéticas, pero sin la necesidad de campos externos. "Todo esto implica que será posible desarrollar un sistema completo nanoelectromecánico fotónico con sensores ópticos integrados y de actuación, en el futuro cercano."
Los dispositivos totalmente ópticos requerirán mucho menos energía que los dispositivos que utilizan electrones.
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