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Los investigadores utilizan el grafeno para confinar la luz al límite de un átomo


El grafeno, anunciado por muchos como un supermaterial, ya ha proporcionado muchos avances en la ciencia. Ahora, investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona, ​​en colaboración con un equipo del Graphene Flagship, han publicado un estudio en el que explican cómo consiguieron reducir la luz a un solo átomo de espesor.

Su artículo, publicado en Science, describe cómo utilizaron el grafeno para confinar la luz. El descubrimiento abrirá las puertas al diseño de sensores, detectores e interruptores ópticos ultrapequeños. El descubrimiento se produce después de años de intentos de utilizar metales para reducir la luz.

Los investigadores de Graphene Flagship alcanzan el máximo nivel de confinamiento de la luz: el espacio de un átomo, allanando el camino hacia interruptores, detectores y sensores ópticos ultrapequeños # grafeno # luz @ ICFOnians @ UMinho_Oficialhttps: //t.co/bIBkAIdKUmpic.twitter.com / kpjJKCi9bj

- Graphene Flagship (@GrapheneCA) 20 de abril de 2018

El grafeno hizo posible el avance

El grafeno supera los problemas encontrados anteriormente. “El grafeno sigue sorprendiéndonos: nadie pensó que sería posible confinar la luz al límite de un átomo”, explica el profesor Frank Koppens, quien dirigió la investigación en el ICFO. “Abrirá un conjunto de aplicaciones completamente nuevo, como las comunicaciones ópticas y la detección a una escala inferior a un nanómetro”.

"El grafeno sigue sorprendiéndonos: nadie pensó que sería posible limitar la luz al límite de un átomo".

Y aunque el grafeno continúa sorprendiendo a los científicos, parece que el descubrimiento también fue una sorpresa. "Al principio buscábamos una nueva forma de excitar los plasmones de grafeno", dice David Alcaraz Iranzo, autor principal del artículo del ICFO. "En el camino, descubrimos que el confinamiento era más fuerte que antes y las pérdidas adicionales mínimas. decidimos ir al límite de un átomo con resultados sorprendentes ".

Los científicos hacen un descubrimiento por accidente

El equipo logró el fenomenal avance utilizando pilas de materiales bidimensionales llamados heteroestructuras para construir un dispositivo nanoóptico. Luego, los investigadores utilizaron una monocapa de grafeno encima de la cual agregaron una monocapa hexagonal de nitruro de boro para actuar como aislante. Continuaron apilando, luego agregando una serie de varillas metálicas.

Se utilizó grafeno debido a sus propiedades de guiado de luz, gracias a sus electrones oscilantes conocidos como plasmones. La investigación inicial fue para ver cómo los plasmones se propagaban entre el metal y el grafeno. El descubrimiento sorpresa se produjo después de que los científicos decidieran reducir la brecha entre el metal y el grafeno para ver si se perdería energía si confinaban la luz.

El grafeno para su uso en aplicaciones biomédicas se está estudiando ampliamente y las pruebas están mostrando resultados prometedores. En este video, explicamos cómo se puede utilizar el grafeno para mejorar la vida de las personas.
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- Fac. Biociencias UAB (@Biociencies_UAB) 23 de abril de 2018

Pequeños dispositivos todavía están lejos

Descubrieron que al usar una monocapa hexagonal de nitruro de boro como espaciador, los plasmones de grafeno aún estaban activados y podían propagarse libremente, incluso cuando estaban confinados a un espacio de solo un átomo de espesor.

“Haber alcanzado el límite máximo de confinamiento de la luz podría conducir a nuevos dispositivos con dimensiones reducidas sin precedentes”.

"Los impresionantes resultados informados en este documento son un testimonio de la relevancia para la ciencia de vanguardia del trabajo insignia", explicó el profesor Andrea C Ferrari, oficial de ciencia y tecnología de Graphene Flagship. "Haber alcanzado el límite máximo de confinamiento de la luz podría conducen a nuevos dispositivos con dimensiones reducidas sin precedentes ".

Si bien puede pasar algún tiempo antes de que veamos las aplicaciones de esta investigación en bienes de consumo, este avance es solo un paso más hacia unidades más delgadas, livianas y pequeñas en el futuro.

Ciencia desbloqueada con grafeno

El grafeno es el primer material 2D. Tiene muchas propiedades únicas que pueden explotarse para la investigación científica. Desde su descubrimiento en 2004, se han producido muchos avances científicos. Sus dos inventores ProfAndre Geim y ProfKostya Novoselov. fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 2010.


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