Propulsion Fotonica Para Nanomaquinas

Los escritores de ciencia-ficción han imaginado desde hace mucho tiempo una clase de nave espacial propulsada por la fuerza óptica de la luz solar. Pero las fuerzas de la luz solar son muy débiles para empujar esas velas del modo soñado por los escritores, incluso las de gran tamaño y por tanto gran superficie receptora, que han sido puestas a prueba. Ahora, un equipo dirigido por investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Yale ha mostrado que se puede aprovechar con notable eficacia la fuerza de la luz para accionar máquinas, cuando el proceso se traslada a los dispositivos de tamaño nanométrico.

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Este nuevo estudio abre la puerta a una nueva clase de dispositivos semiconductores accionados mediante fuerza lumínica. Los investigadores vislumbran un futuro en el cual este proceso suministre energía a sensores, alimente dispositivos cuánticos de procesamiento de información, y permita telecomunicaciones a velocidad ultraelevada que consuman poca energía.

La investigación demuestra la existencia de un "matrimonio" entre dos campos de investigación emergentes, la nanofotónica y la nanomecánica, que hace posible la miniaturización extrema de la óptica y la mecánica en un chip de silicio.

La energía lumínica ha sido aprovechada y utilizada de muchas maneras. La "fuerza" de la luz es diferente; es una acción de empuje o tracción que causa que algo se mueva.

Aunque la fuerza lumínica es demasiado débil para que la sintamos en la vida cotidiana, los autores del nuevo estudio han descubierto que ésta puede ser aprovechada y utilizada a escala nanométrica. Este trabajo demuestra la ventaja de utilizar nanoobjetos como "velas" para aprovechar la fuerza lumínica. Estas nanovelas, además, encajan bastante bien en tamaño con los transistores típicos de hoy en día.

Hasta ahora, la luz sólo ha sido utilizada para guiar objetos diminutos simples con un rayo láser enfocado, una técnica llamada "pinzas ópticas". En vez de mover partículas con la luz, ahora los investigadores integran todo dentro un chip y mueven un dispositivo semiconductor.

Cuando los investigadores hablan acerca de las fuerzas ópticas, se refieren generalmente a la presión de radiación que la luz ejerce en la dirección del flujo lumínico. La nueva fuerza que ha investigado el equipo dirigido por Hong Tang no es exactamente lo mismo.

Aunque varias teorías habían predicho esta nueva fuerza óptica, la prueba de su existencia requería de la tecnología nanofotónica más moderna para confinar luz con intensidad ultraelevada dentro de cables fotónicos nanométricos. Los investigadores han mostrado que cuando se dirige la luz concentrada a través de un dispositivo mecánico nanométrico, se puede generar una fuerza lumínica significativa, suficiente para accionar maquinarias nanométricas en un chip de silicio.