Un equipo internacional liderado por la Universidad de Oviedo ha logrado un hito en el campo de la física: guiar la nanoluz hacia direcciones hasta ahora prohibidas en un material 10.000 veces más pequeño que el grosor de un cabello humano. El hallazgo, publicado en la revista “Science Advances”, sirve para “dirigir la información hacia donde nosotros queramos” y abre la puerta al desarrollo de nuevas aplicaciones en el campo de las telecomunicaciones o de sensores biológicos. El grupo de Nano-Óptica Cuántica de la Facultad de Ciencias, formado por ocho investigadores y liderado por el físico moscón Pablo Alonso, utilizó para el estudio un material de la misma familia que el grafeno, pero mucho más eficaz: el trióxido de molibdeno. El secreto para manipular la dirección de la nanoluz fue superponerlo sobre carburo de silicio.
“Para comprimir la luz a unos tamaños muy pequeños (lo que se conoce como nanoluz), no todos los materiales sirven. El grafeno sí, pero hay materiales mejores”, explica Javier Martín Sánchez, investigador Ramón y Cajal y colíder del grupo de Nano-Óptica Cuántica. Por ejemplo, el pentaóxido de vanadio o el trióxido de molibdeno, descubiertos precisamente por los científicos asturianos. “El trióxido es el más útil porque, por un lado, la luz puede durar más tiempo y, por otro, no se propaga en todas las direcciones, sino en algunas muy definidas a diferencia de lo que pasa con el grafeno”, detalla Martín. Los investigadores han dado un gran paso al conseguir –y ahí radica el descubrimiento– manipular esas direcciones de propagación, de forma que “lo que antes era prohibido, ahora no”. Es decir, los científicos pueden dirigir la luz, y en definitiva la información que va codificada en ella, de una forma inteligente, hacia donde ellos quieran.
La clave del hallazgo está en lo que llaman “el contenedor”. “El trióxido de molibdeno es tan pequeño (10.000 menos que un pelo) que no podemos cogerlo con las manos, así que necesitamos un material contenedor sobre el que colocarlo. Y ese material influye a su vez en la propagación”, profundiza Javier Martín. Pues bien, los autores del trabajo comprobaron que con un sustrato concreto, el carburo de silicio, podrían conseguir el objetivo y enviar la nanoluz hacia direcciones antes prohibidas.
Los experimentos fueron realizados mediante visualización directa, utilizando un microscopio óptico de barrido de campo cercano, uno de los métodos más avanzados en la investigación de nuevos nanomateriales. Al hallazgo también contribuyeron profesionales del Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (C1NN) del CSIC en El Entrego, el Donostia International Physics Center (DIPC) de San Sebastián, el Instituto de Física y Tecnología de Moscú, en Rusia, y el Instituto de Tecnología de Austria.
“Nuestros experimentos superaron con mucho nuestras expectativas”, señala Jiahua Duan, investigador postdoctoral en el grupo de Nano-óptica Cuántica de la Universidad de Oviedo. Otro integrante del equipo, el doctorando Gonzalo Álvarez Pérez, asegura que los resultados del estudio “sientan las bases para poder hacer extensible estas características ópticas tan inusuales a otros sistemas”. De hecho, esta capacidad tan exótica para guiar nanoluz direccionalmente abre, según los científicos, un sinfín de nuevas posibilidades. Pablo Alonso, el líder del grupo, pone como ejemplo “el desarrollo de aplicaciones en sensores biológicos, tecnologías cuánticas o aprovechamiento del calor en la nanoescala”. Su colega Javier Martín se refiere también a las tecnologías de las comunicaciones, como los microchips de procesamiento de datos. "La aplicación en biosensores también es interesante, porque cuando la luz se aproxima a las moléculas, algunas de ellas pueden variar su tamaño (su longitud de onda) y eso nos permitiría analizar esas en concreto y no otras", remata Martín.
El físico Pablo Alonso es uno de los científicos más prestigiosos de la Universidad de Oviedo. Es uno de los pocos en tener una beca "Starting Grant" del Consejo Europeo de Ciencia (ERC), de un millón y medio de euros. Lo suyo fue amor por Asturias: dejó el País Vasco, con todas las facilidades que le ponían, para empezar de cero en la Universidad de Oviedo, donde estuvo un año esperando por espacios y medios. Hoy en día dirige su propio grupo de investigación, con el que cosecha excelentes resultados como los que se acaban de publicar.
