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Se ha creado un cristal que refracta la luz mejor que todas las sustancias

02.07.2018

Un equipo de científicos e ingenieros dirigido por la Universidad de Wisconsin-Madison y la Universidad del Sur de California (EE. UU.) ha creado un cristal que tiene un mayor grado de anisotropía óptica que todos los demás sólidos de la Tierra, especialmente para la luz infrarroja.

Para comprender mejor qué es la anisotropía óptica, coloque un trozo de espato islandés transparente (un mineral, un tipo de calcita) sobre una imagen y verá que la imagen se duplica. Esto se debe a un fenómeno llamado doble refracción. En esta propiedad, se manifiesta la anisotropía óptica: la diferencia en las propiedades ópticas del medio según la dirección de propagación de la luz en él, así como la polarización de esta luz. Las ondas de luz en el mismo haz que atraviesan un material con anisotropía óptica se ralentizarán más o menos dependiendo de la polarización, una medida de la dirección en la que vibran las ondas de luz. El ojo humano no puede detectar la polarización, pero la capacidad de cambiar la orientación vibratoria de la luz es esencial para las pantallas LCD, las películas en 3D, los láseres y los filtros para lentes de cámaras y videocámaras. La mayoría de los dispositivos que cambian la polarización de la luz se basan en materiales con anisotropía óptica.

Un mineral como el espato islandés tiene una birrefringencia bien pronunciada, sin embargo, en un nuevo cristal creado por científicos estadounidenses, esta propiedad se manifiesta mucho mejor. Y mucho mejor que cualquier otra sustancia en la Tierra: alrededor de 50 a 100 veces, para el rango infrarrojo. Esta impresionante capacidad proviene de la estructura molecular única del cristal, que consta de largas cadenas de átomos dispuestos en filas paralelas. Usando técnicas computacionales avanzadas, los investigadores seleccionaron una cantidad de átomos necesarios, los cultivaron en el laboratorio y los estudiaron cuidadosamente.

El nuevo material tiene un alto potencial debido a sus propiedades. Puede ser útil en células fotovoltaicas de ahorro de energía o diodos emisores de luz. En el futuro, los científicos planean explorar otras propiedades del nuevo cristal y también están trabajando en el desarrollo de estrategias para sintetizar el material en grandes cantidades.

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la luz giratoria se ralentiza 30.03.2016

Según la teoría especial de la relatividad de Einstein, la velocidad de la luz en el vacío es una constante física universal igual a 299 metros por segundo. Investigadores de la Universidad de Ottawa descubrieron que la luz arremolinada viaja un 792% más lento.

La luz torcida es una onda de luz en la que el frente de luz no es plano, sino que gira de cierta manera. En el caso más simple, parece una espiral, similar a un sacacorchos: no solo se extiende hacia adelante, sino que también, por así decirlo, gira en la dirección de su movimiento. Los físicos dicen que tiene un momento angular orbital. Si un cuerpo suspendido libremente absorbe tal luz, comenzará a girar.

El fenómeno de la torsión de la luz no debe confundirse con la polarización circular de la luz, en la que el frente de onda es plano y, a medida que se propaga, la dirección del campo eléctrico se invierte. Es curioso que un haz de luz ordinario cree una mancha en la pantalla, y uno torcido crea un anillo.

La primera vez que los investigadores descubrieron la desaceleración de la luz arremolinada fue cuando un rayo láser convencional y una luz con diez vueltas no llegaban al detector al mismo tiempo. Pero medir el retraso del haz, que en los experimentos varió de décimas a 23 femtosegundos (10-15 s), resultó ser una tarea extremadamente difícil. Los científicos han pasado más de un año desarrollando un método adecuado basado en la interacción de un haz giratorio con el haz original que ha pasado la línea de retardo.

La desaceleración de la velocidad de la luz que gira en el vacío no refuta la teoría de la relatividad. Los autores del trabajo lo explican por el hecho de que la luz de una estructura tan compleja se desvía de la dirección de propagación más corta entre dos puntos y, por lo tanto, recorre una distancia ligeramente mayor.

El primer haz de luz arremolinada se obtuvo en 1995. Las perspectivas de su uso tanto para fines científicos como prácticos eran tan grandes que los físicos aprendieron rápidamente cómo obtener luz arremolinada y controlarla. Actualmente, la luz giratoria se utiliza como herramienta de investigación a nivel micro, para codificar y aumentar la velocidad de transmisión de información. Podría ser muy útil en la creación de comunicaciones cuánticas y computadoras cuánticas. Por lo tanto, el efecto abierto puede ser de gran importancia.

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