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ANN ARBOR- “Ayúdame, Obi Wan Kenobi. Eres mi única esperanza.”
Para quienes vieron el lanzamiento de la película La Guerra de Las Galaxias en 1977, esa escena el primer contacto con los hologramas -una tecnología real que había existido por 15 años en ese tiempo.
Entonces, ¿Por qué a 40 años del lanzamiento de la película, estos dispositivos ópticos aún no forman parte de nuestra vida cotidiana?
En una palabra: Costo. La tecnología se puede crear mediante el uso de campos magnéticos para alterar la trayectoria de la luz, pero los materiales para hacerlo son caros, quebradizos y opacos. Algunos sólo trabajan en temperaturas tan frías como el vacío del espacio.
Ahora, investigadores de la Universidad de Michigan y de la Universidad Federal de San Carlos en Brasil han demostrado que las nanopartículas de bajo costo en un gel pueden sustituir a los materiales tradicionales a un costo entre 20 a 300 veces menor. Su enfoque funciona a temperatura ambiente.
Esto abre un mundo de posibilidades para el uso de campos magnéticos para moldear la luz, con aplicaciones en sensores vehículos autónomos, comunicación en el espacio y redes inalámbricas ópticas.
Nicholas Kotov, que enseña la cátedra Cejka Profesor V. Florencia en ingeniería química, quien dirigió el proyecto, y dijo que muchas empresas y laboratorios desarrollaron prototipos interesantes utilizando tecnología magneto-óptica.
“Sin embargo, su aceptación tecnológica ha sido limitada hasta la fecha debido a los problemas fundamentales con materiales raros magneto-ópticos. Ha sido como tratar de resolver un rompecabeza de cubo de Rubik. Obtienes un derecho de propiedad, pero pierdes los otros.”
Hasta la fecha, se utilizó metales raros y costos metales, como europio, cerio e itrio, para demostrar cómo la trayectoria, velocidad e intensidad señales ópticas pueden ser controlados con campos magnéticos. Esta capacidad ya es usada comercialmente en los cables de fibra óptica de Internet de alta velocidad. Pero el costos y de la temperatura de los elementos han prevenido mayor uso de la tecnología.
Una solución que funcione a temperatura ambiental, efectiva y rentable podría permitir la producción en masa de pantallas 3-D, proyectores holográficos y una nueva generación de detectores láser de luz y distancia, LIDAR por sus siglas en inglés( Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging).
En un estudio publicado en Science, los investigadores demuestran que podrían utilizar nanopartículas a base de óxido de cobalto, un semiconductor de bajo costo, para controlar la luz al usar campos magnéticos. El truco, según los investigadores, es torcer las nanopartículas recubriéndolas con aminoácidos. El giro podría ser a la derecha o izquierda, una propiedad llamada quiralidad.
La quiralidad de las nanopartículas produce una mayor sensibilidad al magnetismo y también refuerza la interacción con luz de polarización circular. Los investigadores demostraron que mediante la suspensión de las nanopartículas en un gel transparente, elástico, a temperatura ambiente, podrían cambiar la intensidad de la luz polarizada circularmente mediante la aplicación de un campo magnético.
“Esto abre el camino a la gran proliferación de dispositivos magneto-ópticos con interesantes posibilidades emergentes en las pantallas 3-D y la holografía, todo utilizando luz polarizada circularmente en tiempo real”, dijo Kotov, que también es profesor de ciencia e ingeniería de materiales. “Además, el pequeño tamaño de las nanopartículas permite su uso en la ingeniería informática y de fabricación a gran escala de compuestos magneto-ópticos.”
La investigación fue financiada por la National Science Foundation y la Oficina de la Fuerza Aérea de Investigaciones Científicas en los EE.UU., y la Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, and Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo en Brasil. UM está tramitando la solicitud para la propiedad intelectual y está buscando socios de comercialización para ayudar a llevar la tecnología al mercado.
Abstracto del estudio (inglés)
Laboratorio Kotov (inglés)
