Concentren la llum en un dispositiu d'un sol àtom de gruix

Reduir la mida dels dispositius que controlen i guien la llum és un gran repte científic i amb nombroses aplicacions pràctiques. La llum pot funcionar com un canal de comunicació ultraràpid entre diferents seccions d'un xip electrònic o per a sensors ultrasensibles o nous nanolàsers incorporats en xips.

Investigadors de l'ICFO, l'Institut de Ciències Fotòniques, han obtingut un nou rècord, en un treball fet en col·laboració amb el Massachusetts Institute of Technology de Boston i la Universitat de Minho (Portugal). Han conduït i confinat la llum en una regió d'un sol àtom de gruix. L'estudi, dirigit per Frank Koppens, es publica a la revista "Science".

Es tracta d'una marca insuperable, perquè no hi pot haver cap material amb un gruix encara menor. I s'ha aconseguit gràcies a l'ús de grafè, un material que consisteix, precisament, en una làmina de carboni que només té un àtom de gruix.

Fins fa poc es creia que el confinament de la llum en espais cada cop més petits aniria acompanyat de pèrdues considerables d'energia. Però l'ús del grafè ha fet variar aquesta idea.

Els investigadors van utilitzar capes de materials en dues dimensions i van construir un dispositiu completament nou. Com si muntessin peces d'un Lego a escala atòmica, van agafar una monocapa de grafè i van dipositar-hi al damunt una monocapa de nitrur de bor hexagonal. El primer material és semiconductor i el segon és aïllant. Al damunt hi va col·locar una sèrie de varetes metàl·liques.

Després van enviar una llum infraroja a través del dispositiu i van observar que unes oscil·lacions d'electrons anomenades plasmons es propagaven entre el metall i el grafè. Reduint al mínim aquest espai, van veure que podien arribar a un sol àtom de gruix.

Els resultats obren la porta a dispositius optoelectrònics que arribin a tenir gruix d'un nanòmetre, una milionèsima de mil·límetre. Es podrien construir interruptors òptics, detectors i sensors ultrapetits. A més, permetrà explorar interaccions extremes entre la llum i la matèria que abans no eren possibles.