Un grupo de científicos israelíes de la Universidad de Tel Aviv dice haber desarrollado una nueva forma de producir y controlar las ondas de terahercio, un tipo de onda electromagnética muy difícil de alcanzar, utilizando materiales nanométricos.
Esas ondas pueden ser usadas para crear dispositivos con capacidades avanzadas de imagenología que pueden ver a través de materiales opacos como plásticos o papel, identificar estructuras pequeñas y su composición, o mirar a través de las capas de pintura en las obras de arte, dijeron los científicos.
Las ondas de terahercio son consideradas por los científicos como muy importantes debido a su capacidad única de interactuar con los materiales: Esto las hace útiles en la identificación precisa de materiales diferentes. Además, las ondas de terahercio pueden atravesar materiales y objetos que parecen opacos a otras longitudes de onda, por lo que pueden ser utilizadas para detectar objetos ocultos e incluso revelar su composición.
Sin embargo, a pesar de su gran importancia, la capacidad de producir y controlar las ondas de terahercio ha sido muy limitada en comparación con otras formas de radiación.
Ahora, los científicos del Centro de Nanociencia y Nanotecnología de TAU dicen que han creado superficies nanométricas conocidas como meta-superficies, las cuales permiten una producción y control de las ondas de terahercio “innovadora” y “sin precedentes”.
Los materiales nanométricos han sido desarrollados en el Laboratorio de Electroóptica a Nanoescala del Departamento de Electrónica Física de TAU, por su responsable, el profesor Tal Ellenbogen, y los estudiantes de investigación Shay Keren-Zur, May Tal y Eviatar Minerbi, en colaboración con el profesor Daniel Mittleman de la Universidad de Brown en Estados Unidos y la Dra. Sharly Fleischer de la Escuela de Química de TAU. El laboratorio de electro-óptica a nanoescala de la universidad se centra en la interacción entre la luz y los nanomateriales.
Los resultados se publicaron recientemente en Nature Communications y Nano Letters y se presentarán a principios de febreroen la exposición internacional de fotónica y láser SPIE Photonics West en San Francisco.
Las ondas de radio y las microondas son ondas electromagnéticas largas; la luz, los rayos X y los rayos infrarrojos son ondas electromagnéticas cortas. Entre las ondas cortas y largas del espectro electromagnético reside otro tipo de ondas electromagnéticas, las ondas teraherciales, más cortas que las ondas de radio y más largas que las ondas infrarrojas.
Las ondas electromagnéticas cortas y largas ya tienen muchos usos, gracias a la capacidad de la tecnología para producirlas y controlarlas. Pero mientras que la tecnología actual puede crear ondas ópticas u ondas de radio, no puede crear ondas teraherciales.
Los materiales nanoestructurados diseñados por los científicos de la TAU se activan mediante pulsos ultracortos de luz infrarroja brillante hacia ellos, y estos metamateriales generan entonces ondas de terahercio.
Al generar ondas de terahercio adaptadas a la aplicación, los metamateriales proporcionan una nueva y prometedora herramienta para la ciencia y las aplicaciones de terahercio, dijo la universidad en un comunicado.
Los científicos crearon chips pavimentados con millones de antenas de oro nanométricas (1 nanómetro = una milmillonésima parte de un metro), que reciben luz de láseres que emiten pulsos infrarrojos ultracortos, y luego convierten la energía y transmiten los pulsos de terahercio en su lugar. Al controlar las antenas en las meta-superficies, los científicos demostraron que pueden controlar la forma espacial y temporal del pulso de terahercio de una manera que nunca antes había sido posible.
“La demostración que realizamos en el laboratorio abre nuevos caminos, debido al uso de materiales nanométricos y la capacidad de producir luz a partir de ellos de una manera controlable”, dijo Ellenbogen en una declaración. Esto añade “importantes herramientas tecnológicas y nuevas capacidades, lo que hace que la investigación en este campo dé un gran paso adelante”.
“La capacidad de controlar totalmente la forma espacial y otras propiedades de las ondas teraherciales, como se demostró en el estudio, permite el desarrollo e implementación de métodos avanzados de imagenología y técnicas nuevas de microscopía y espectroscopía”, añadió. “Así, por ejemplo, mejorarán la capacidad de detectar a distancia, sin pruebas de laboratorio químico, la composición y la estructura espacial de los materiales. Esto permitirá, por ejemplo, la fácil detección de medicamentos falsos y explosivos”.
El proyecto recibió financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC) y del Ministerio de Ciencia y Tecnología de Israel.
