La luz como impulsor de nanomáquinas
Ingenieros de la Universidad de Yale, Estados Unidos, han mostrado que es posible aprovechar la fuerza de la luz para impulsar nanomáquinas. El resultado de su investigación podría dar lugar a dispositivos mecánicos completamente ópticos hechos de circuitos fotónicos de tamaño nanométrico.
El trabajo, publicado en la revista Nature, combina con éxito dos importantes campos emergentes de investigación: la nanofotónica y la nanomecánica; y podría hacer posible la fabricación de diminutas piezas mecánicas y óptica en el mismo chip de silicio.
Aunque la fuerza ejercida por los fotones es demasiado débil como para sentirla en la vida diaria, se puede potenciar considerablemente concentrando la luz en circuitos fotónicos de tamaño nanométrico.
Hasta ahora, la fuerza de la luz solo se ha utilizado para mover pequeños objetos mediante una técnica denominada "pinzas ópticas". Estas pinzas funcionan atrapando objetos de tamaño micrométrico cerca del foco de un rayo láser. La técnica permite asir objetos y moverlos a otro lugar utilizando únicamente la luz. Ahora, Hong Tang y sus colegas han llevado este concepto un paso más allá, mostrando que las fuerzas ópticas se pueden aprovechar para mover un dispositivo semiconductor entero.
Los investigadores mostraron que, al pasar una luz concentrada a través de un resonador fotónico nanomecánico independiente, que también actúa como guía de ondas de la luz, el resonador se pliega. La fuerza óptica que causa este desplazamiento se puede medir como el cambio en el acoplamiento entre el resonador y el sustrato subyacente. La fuerza (que puede ser de incluso 8 pN por micrómetro por milivatio) sería lo suficientemente grande para mover maquinaria a nanoescala en un chip, señalan Tang y sus colegas.
La fuerza óptica producida mediante el nuevo método actúa realmente en perpendicular a la dirección del rayo de luz; algo diferente a lo que sucedía en sistemas previos, en los que la fuerza óptica era paralela a la dirección de la propagación de la luz. Esto significa que ya no es necesaria la configuración de los espejos o cavidades, difíciles de implementar en sistemas a escala de circuitos integrados. Y eso no es todo: la fuerza de la luz es intrínsecamente rápida y puede, por tanto, dirigir dispositivos nanomecánicos a frecuencias muy altas, posiblemente superando el hito de corriente de unos cuantos gigahertzios, señala Tang.
Según él, la magnitud de la fuerza es aproximadamente del mismo tamaño que otras fuerzas utilizadas comúnmente para accionar nanodispositivos, como las fuerzas magnéticas o electrostáticas, pero sin la necesidad de campos externos. "Todo esto implica que, en un futuro próximo, será posible desarrollar un sistema nanoelectromecánico completamente fotónico, con activación y detección óptica integrada". Por otra parte, todos los dispositivos ópticos requerirían también mucha menos energía que los que utilizan electrones.
Fuente: Nanotech Web
El trabajo, publicado en la revista Nature, combina con éxito dos importantes campos emergentes de investigación: la nanofotónica y la nanomecánica; y podría hacer posible la fabricación de diminutas piezas mecánicas y óptica en el mismo chip de silicio.
Aunque la fuerza ejercida por los fotones es demasiado débil como para sentirla en la vida diaria, se puede potenciar considerablemente concentrando la luz en circuitos fotónicos de tamaño nanométrico.
Hasta ahora, la fuerza de la luz solo se ha utilizado para mover pequeños objetos mediante una técnica denominada "pinzas ópticas". Estas pinzas funcionan atrapando objetos de tamaño micrométrico cerca del foco de un rayo láser. La técnica permite asir objetos y moverlos a otro lugar utilizando únicamente la luz. Ahora, Hong Tang y sus colegas han llevado este concepto un paso más allá, mostrando que las fuerzas ópticas se pueden aprovechar para mover un dispositivo semiconductor entero.
Los investigadores mostraron que, al pasar una luz concentrada a través de un resonador fotónico nanomecánico independiente, que también actúa como guía de ondas de la luz, el resonador se pliega. La fuerza óptica que causa este desplazamiento se puede medir como el cambio en el acoplamiento entre el resonador y el sustrato subyacente. La fuerza (que puede ser de incluso 8 pN por micrómetro por milivatio) sería lo suficientemente grande para mover maquinaria a nanoescala en un chip, señalan Tang y sus colegas.
La fuerza óptica producida mediante el nuevo método actúa realmente en perpendicular a la dirección del rayo de luz; algo diferente a lo que sucedía en sistemas previos, en los que la fuerza óptica era paralela a la dirección de la propagación de la luz. Esto significa que ya no es necesaria la configuración de los espejos o cavidades, difíciles de implementar en sistemas a escala de circuitos integrados. Y eso no es todo: la fuerza de la luz es intrínsecamente rápida y puede, por tanto, dirigir dispositivos nanomecánicos a frecuencias muy altas, posiblemente superando el hito de corriente de unos cuantos gigahertzios, señala Tang.
Según él, la magnitud de la fuerza es aproximadamente del mismo tamaño que otras fuerzas utilizadas comúnmente para accionar nanodispositivos, como las fuerzas magnéticas o electrostáticas, pero sin la necesidad de campos externos. "Todo esto implica que, en un futuro próximo, será posible desarrollar un sistema nanoelectromecánico completamente fotónico, con activación y detección óptica integrada". Por otra parte, todos los dispositivos ópticos requerirían también mucha menos energía que los que utilizan electrones.
Fuente: Nanotech Web
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