Un nuevo proceso puede hacer que los materiales sintéticos sean transparentes o incluso completamente invisibles

espacio límite final. La nave espacial Enterprise continúa su misión de explorar la galaxia, cuando una nebulosa impenetrable corta repentinamente todos los canales de comunicación. En varios episodios de la popular serie de televisión, el valiente equipo debe «tecnología-tecnología» y «ciencia-ciencia» en solo 45 minutos de tiempo de transmisión para facilitar su escape de esta u otra situación antes de que comiencen a mostrarse los créditos finales. A pesar de pasar mucho más tiempo en sus laboratorios, un equipo de científicos de la Universidad de Rostock logró desarrollar un enfoque completamente nuevo para diseñar materiales sintéticos que pueden transmitir señales ópticas sin distorsiones por medio de flujos de energía finamente sintonizados. Publicaron sus resultados en progreso de la ciencia.

«Cuando la luz se dispersa en un medio no homogéneo, se dispersa. Este efecto transforma rápidamente un haz comprimido y dirigido en un resplandor difuso, que nos resulta familiar a todos tanto por las nubes de verano como por la niebla de otoño», dijo el profesor Alexander Smit del Instituto. de Física de la Universidad de Rostock describe el punto de partida por el bien de su equipo. En particular, es la distribución microscópica de la densidad del material lo que determina las propiedades de dispersión. Smit continúa: «La idea básica de la transparencia inducida es aprovechar una propiedad óptica menos conocida para despejar el camino de un paquete, por así decirlo».

Esta segunda propiedad, conocida en el campo de la fotónica bajo el oscuro título de «no hermiticidad», describe el flujo de energía, o más exactamente, amplificar y diluir la luz. Intuitivamente, los efectos que lo acompañan pueden parecer indeseables, especialmente el desvanecimiento del haz de luz debido a la absorción puede ser muy contraproducente para la tarea de mejorar la transmisión de la señal. Sin embargo, los efectos no jerárquicos se han convertido en un aspecto importante de la óptica moderna, y todo un campo de investigación se esfuerza por aprovechar la compleja interacción de pérdidas y amplificaciones para funciones avanzadas.

«Este enfoque abre posibilidades completamente nuevas», dice la estudiante de doctorado Andrea Steinforth, primera autora del artículo. Con respecto al haz de luz, se hace posible amplificar o extinguir ciertas partes de un paquete A nivel microscópico para contrarrestar la aparición de deterioro. Para permanecer en la imagen de la nebulosa, las propiedades de dispersión de la luz se pueden suprimir por completo. «Estamos trabajando activamente en la modificación de un material para adaptarlo a la mejor transmisión posible de una señal de luz específica», explica Steinforth. «Con este fin, el flujo de energía debe controlarse con precisión, para que pueda encajar en la materia y señalar como piezas de un rompecabezas». En estrecha colaboración con socios de la Universidad Tecnológica de Viena, los investigadores de Rostock han abordado con éxito este desafío. En sus experimentos, pudieron recrear y observar las interacciones microscópicas de señales de luz Con sus materiales activos recientemente desarrollados en redes de fibra óptica de kilómetros de longitud.

De hecho, la transparencia inducida es solo una de las fascinantes posibilidades que surgen de estos hallazgos. Si un objeto realmente debe desaparecer, debe evitarse dispersión no es suficiente. En su lugar, deberían aparecer ondas de luz detrás de ellos completamente imperturbables. Sin embargo, incluso en el vacío del espacio, la difracción por sí sola asegura que cualquier señal cambiará inevitablemente de forma. «Nuestra investigación proporciona una receta para estructurar una sustancia de tal manera que los rayos de luz pasen como si ni la sustancia ni la región del espacio que ocupa estuvieran presentes. Ni siquiera los dispositivos de encubrimiento ilusorio de Romulan pueden hacer eso», dijo el coautor Dr. Matthias Heinrich, regresando a la última frontera de Star Trek.

Los resultados presentados en este trabajo representan un gran avance en la investigación básica sobre fotónica no hermética y proporcionan nuevos métodos para el ajuste fino eficaz de sistemas ópticos sensibles, por ejemplo, sensores para uso médico. Otras posibles aplicaciones incluyen la codificación óptica y la transmisión segura de datos, así como la síntesis de materiales sintéticos versátiles con propiedades personalizadas.