Créditos de las imagenes: Nitzan Zohar, Technion’s Spokesperson Office..
El grupo de investigación del profesor Erez Hasman en el Technion de Israel ha desarrollado una tecnología para la compresión de decenas de lentes sobre una superficie nanométrica. El estudio, publicado en la revista Science, allana el camino para la creación de un nuevo tipo de elementos ópticos con impresionantes aplicaciones potenciales para la medicina, la alimentación, comunicaciones y otros campos.
Hasman de la Facultad de Ingeniería Mecánica en el Technion ha creado una tecnología que permite pensar en aplicaciones como el desarrollo y prueba de ingredientes en alimentarios y productos farmacéuticos, interconexión óptica para comunicaciones mediante el envío de múltiples rayos de luz, división de las señales de luz a través de fibra óptica, con varios haces de luz, o gafas multifocales con un nivel de precisión sin precedentes, y todo esto abre las puertas a tecnologías de computación cuántica.
«Nuestra fuente de inspiración», explica el profesor Hasman, » fue el radar común, basado en el despliegue de antenas que transmiten y reciben diversos frentes de ondas. El reto en la transición de radar de ondas de radio a un radar óptico tiene que ver con el hecho de que operamos a longitudes de onda mucho más cortas (alrededor de 0.5 micras) y la longitud de la antena debe ser menor que la longitud de onda».
El estudio fue realizado por el grupo de investigación nano-óptica, dirigido por Hasman. El grupo demostró que mediante la mezcla espacial de varias antenas, diversos frentes de ondas se pueden producir a partir de una abertura óptica compartida. «Se espera que el enfoque que hemos desarrollado traiga una revolución funcionalidad en la óptica», explica el profesor Hasman.
«Este logro abre el camino para la aplicación de elementos multifuncionales, es decir, elementos que son capaces de realizar varias tareas al mismo tiempo y, de hecho crear nuevos tipos de elementos ópticos».
Hablamos de elementos ópticos tan delgados, que ocupan aproximadamente la centésima parte del espesor de un cabello, y los cubrimos con antenas en miniatura (nano-antenas). La forma, ubicación y orientación de la antena logra determinar las propiedades de los diminutos elementos ópticos, y por lo tanto, el control preciso en la colocación de las antenas es esencial para el rendimiento del dispositivo.
El grupo ha aplicado estas técnicas para crear matrices de nano-antenas con el fin de obtener múltiples frentes de ondas especiales. Este logro ha sido utilizado para la medición simultánea de características de espectro y estado de polarización de la luz, lo que permite el análisis del espectro-polarimétrico integrado en un chip.
El artículo en Science, presenta diversos métodos para la aplicación de la multifuncionalidad en metasuperficies. La disposición única de las nano-antenas permite a los investigadores enfocar los rayos de luz y desvíarlos en las direcciones deseadas mientras se controla el grado de giro de los fotones. El giro, es decir, el momento angular interno, es una propiedad de la partícula de luz (fotones) que describe la dirección de la rotación de fotones.
Los investigadores tomaron ventaja de estas propiedades y desarrollaron un elemento que es capaz de medir la longitud de onda y la polarización de la luz al mismo tiempo, con una sola medición. Esto es realmente lo que permitira la integración de sistemas avanzados de diagnóstico pequeños en la medicina y otros campos.
Los investigadores presentaron la caracterización y diferenciación entre los dos tipos de glucosa – izquierdo (L) y derecho (D). Morfológicamente, los dos tipos de glucosa son enantiómeros, es decir, una imagen especular exacta del uno al otro – como un par de manos. Esta propiedad se llama quiralidad.
Dado que la glucosa cambia la polarización de la luz, los investigadores midieron propiedades de la luz dispersada por la solución de glucosa utilizando el radar fotónico que desarrollaron, y fueron capaces de distinguir entre los dos tipos de glucosa.
Esta distinción entre los dos tipos de glucosa es importante porque los mamíferos tienen enzimas que descomponen la D-glucosa, pero no L-glucosa, y por lo tanto sólo el enantiómero D es biológicamente activo. Por otra parte, dado que la mayoría moléculas biológicas son quirales, (distinción enantiomérica) la prueba tiene amplias implicaciones para las industrias farmacéuticas y alimentarias.
La talidomida, por ejemplo (el medicamento contra náuseas que causó miles de defectos de nacimiento en la década de 1950) se basaba en una molécula quiral. Uno de sus enantiómeros en efecto, lograba aliviar las náuseas del embarazo en mujeres embarazadas, pero los otros causaban daños en el desarrollo fetal.
Son este tipo de avances los que muestran la posición que Israel ocupa a nivel mundial en el mapa de la ciencia y en especial en campos como la óptica. «Israel, y no sólo por el Technion, es sin duda un imperio en temas de óptica. Tenemos algunos de los grupos de investigación más importantes del mundo, así como un grupo académico realmente impresionante».
