Investigadores de la Universidad de Oviedo y del Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN) de El Entrego han dado un gran paso adelante para abrir la puerta a los ordenadores del futuro, computadoras ópticas más rápidas que usen la luz en lugar de la electricidad. Los científicos asturianos han descubierto, en concreto, un método eficaz para manipular la frecuencia de luz confinada en la escala nanométrica (unas cien veces más pequeña que el grosor de un cabello humano). El hallazgo, publicado en revista "Nature Materials", permitirá "avanzar en el desarrollo de tecnologías fotónicas compactas", como sensores biológicos de alta sensibilidad para detectar, por ejemplo, agentes patógenos o contaminantes e impulsar tecnologías de la información y la comunicación en la nanoescala, como sistemas de fibra óptica más pequeños y eficaces.
El estudio ha sido desarrollado por el grupo de nanoóptica cuántica de la Universidad de Oviedo y del CINN, liderado por Pablo Alonso González y Javier Martín Sánchez, y en el que han participado Javier Taboada Gutiérrez (primer firmante del trabajo), Gonzalo Álvarez Pérez y Jiahua Duan.
En la actualidad, existen materiales como el grafeno, el nitruro de boro o el trióxido de molibdeno (los llamados materiales de van der Waals) que "permiten hacer embudos de la luz y confinarla y concentrarla en espacios muy pequeños. Lo que hemos demostrado es que esos materiales pueden ser modificados de tal manera que permitan hacer esto no a una sola energía de la luz sino a muchas energías de la luz porque la luz tiene una longitud de onda asociada. No es lo mismo la luz roja que la luz azul, que tiene más energía", explicó Alonso.
El hallazgo consiste en la "intercalación de átomos alcalinos y alcalinotérreos, tales como sodio, calcio o litio, en la estructura laminar del pentaóxido de vanadio, permitiendo así modificar sus enlaces atómicos y consecuentemente sus propiedades ópticas". "Hasta ahora había materiales que permitían confinar la luz en la nanoescala, pero para un solo color de la luz, por decirlo así. Ahora nosotros hemos demostrado se puede hacer para más colores, o para más energías o longitudes de onda. Así podemos hacer sensores con un rango espectral mucho mayor", argumentó Pablo Alonso.
De esta forma, según el investigador, se podrían obtener sensores muy compactos y como "esta luz esta muy confinada en el material interacciona muy fuertemente con las moléculas. Serían sensores mucho más sensibles que los que hay hoy en día. Hablamos de sensores de todo tipo. Cualquier molécula que tenga una vibración en el rango espectral en el que trabajamos puede ser medida". Y añadió: "Puede funcionar, por ejemplo, para sensores de agentes contaminantes, de bacterias y probablemente virus. Los pones en el agua, en el aire o en una gota de sangre y te puede decir qué concentración hay de una determinada molécula orgánica y cuántas están actuando en el medio que estamos probando. Esa sería la aplicación futura".
La investigación también puede tener un notable impacto en las tecnologías de la información. "Hoy en día los ordenadores funcionan por estímulos eléctricos. Cuando pasa una corriente es un uno y cuando no pasa es un cero. Y así hacemos todas las operaciones. Si pudiésemos hacerlo con luz sería todo mucho más rápido porque la luz lo es. Y el ordenador, la tablet o el móvil no se calentarían tanto".
Alonso esgrimió que muchas de las comunicaciones que "tenemos por internet van por fibra óptica, van con luz, aunque luego a nuestra casa llega el cobre. Puedes llevar muchísima más información y no se calienta. ¿Qué ocurre? Que las fibras ópticas son muy grandes por lo que un ordenador no puede estar basado en ellas. Necesitaríamos un aparato muy grande. Para miniaturizarlo tenemos que controlar la luz en espacios mucho más pequeños". Si ahora se consigue, remarcó Alonso, que "ese control sea con luz de muchos colores se abre la puerta a hacer dispositivos como un ordenador o un móvil que, en lugar de estar basados en corrientes eléctricas, estén basados en la luz. Serían mucho más rápidos y no se calentarían, pero eso ya en un futuro lejano. Y tampoco necesitaríamos fibras ópticas tan grandes".
