Descubren que la luz podría existir en una forma hasta ahora desconocida

Los resultados de esta investigación tendrán un enorme impacto en la manera de concebir la luz

Una nueva investigación sugiere que es posible crear una nueva forma de luz mediante la unión de luz a un solo electrón, que combina las propiedades de ambos.

De acuerdo con los científicos detrás del estudio, del Imperial College de Londres, la luz acoplada y los electrones tendrían propiedades que podrían conducir a circuitos que trabajan con paquetes de fotones de luz, en lugar de electrones.

También permitiría a los investigadores estudiar fenómenos de física cuántica, que gobiernan las partículas más pequeñas que los átomos, en una escala visible.

En los materiales normales, la luz interactúa con una gran cantidad de electrones presentes en la superficie y dentro del material. Sin embargo, usando la física teórica para modelar el comportamiento de la luz y una clase recientemente descubierta de materiales conocidos como aislantes topológicos, los investigadores del Imperial College han encontrado que podría interactuar con sólo un electrón en la superficie.

Esto crearía un acoplamiento que combina algunas de las propiedades de la luz y el electrón. Normalmente, la luz viaja en línea recta, pero cuando se une al electrón, en lugar seguir su trayectoria, se localizaría en la superficie del material.

En el estudio, publicado en Nature Communications, el Dr. Vincenzo Giannini y colegas modelaron esta interacción alrededor de una nanopartícula - una pequeña esfera de 0,00000001 metros de diámetro - hecha de un aislante topológico.

Sus modelos mostraron que, además que la luz tiene la propiedad del electrón y hace circular la partícula, el electrón también asume algunas de las propiedades de la luz.

Normalmente, los electrones se desplazan a lo largo de materiales, tales como circuitos eléctricos, y se detienen cuando se enfrentan a un defecto. Sin embargo, el equipo del Dr. Giannini descubrió que incluso si había imperfecciones en la superficie de la nanopartícula, el electrón seguiría siendo capaz de viajar hacia adelante, con la ayuda de la luz.

Si esto pudiera ser adaptado en circuitos fotónicos, serían más robustos y menos vulnerables a la interrupción y las imperfecciones físicas.

El Dr. Giannini dijo: "Los resultados de esta investigación tendrán un enorme impacto en la manera de concebir la luz en los aislantes topológicos que fueron descubiertos en la última década, pero ya nos han ilustrado nuevos fenómenos para estudiar y nuevas formas de explorar conceptos importantes en física".

El Dr. Giannini añadió que con la tecnología actual debería ser posible observar los fenómenos que ha modelado en los experimentos, y el equipo está trabajando con físicos experimentales para hacer esto una realidad.

Se cree que el proceso que conduce a la creación de esta nueva forma de luz podría ser ampliado de manera que el fenómeno podría ser observado con mucha más facilidad. En la actualidad, los fenómenos cuánticos sólo pueden verse cuando se miran en objetos muy pequeños u objetos que han estado súper-refrigerados, pero esto podría permitir a los científicos estudiar este tipo de comportamiento a temperatura ambiente.

Artículo científico: Single-electron induced surface plasmons on a topological nanoparticle