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(noticias nanowerk) Un equipo de investigación interdisciplinar de los departamentos de química y física de la Universidad de Jena ha desarrollado un revestimiento de material cuyas propiedades de refracción de la luz se pueden cambiar con precisión entre diferentes estados. El equipo formado por Felix Schacher, Sarah Walden, Purushottam Poudel e Isabelle Staude combinó polímeros que reaccionan a la luz con las llamadas metasuperficies. Esta innovación ha llevado al desarrollo de nuevos componentes ópticos que podrían utilizarse en el procesamiento de señales.
Sus resultados han sido publicados ahora en la revista científica. ACS Nano (“Ajuste de dos colores resuelto espacialmente de metasuperficies recubiertas de polímero”).
![metasuperficie de polímero fotoestimulable](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64710_1.jpg)
Combinando dos sistemas establecidos para crear algo nuevo
«Tanto las metasuperficies como los polímeros conmutables por luz se conocen en principio desde hace décadas», explica Sarah Walden del Instituto de Física del Estado Sólido, que ahora dirige un grupo de investigación en Australia. Y añade: «Pero somos los primeros en combinar ambas cosas de esta forma para desarrollar nuevos componentes para aplicaciones ópticas».
Las metasuperficies son capas delgadas nanoestructuradas cuyos tamaños estructurales característicos son más pequeños que la longitud de onda de la luz. Esto permite influir específicamente en las propiedades de la luz y su propagación, lo que permite una variedad de funciones ópticas que de otro modo serían realizadas por lentes, polarizadores o rejillas. Los polímeros conmutables, por el contrario, son plásticos cuyas propiedades, como el índice de refracción de la luz, pueden cambiar entre diferentes estados.
«Los polímeros que utilizamos contienen moléculas de colorantes», continúa Felix Schacher del Instituto de Química Orgánica y Química Macromolecular. «Esto significa que absorben luz de una determinada longitud de onda y, por lo tanto, cambian su estructura y, por tanto, sus propiedades, como en este caso el índice de refracción de la luz».
Para devolver el tinte a su estructura anterior con la propiedad correspondiente, se requiere luz de una longitud de onda diferente.
«Lo especial de nuestro sistema», explica la física Isabelle Staude, «es que los cambios en el índice de refracción afectan a las propiedades ópticas de la metasuperficie cuando está recubierta con un polímero de este tipo».
Los cambios logrados fueron sorprendentemente significativos, incluso en comparación con sistemas similares conocidos anteriormente.
“Dado que los polímeros muestran una absorción diferente según el colorante, se pueden separar o combinar fácilmente diferentes efectos”, resume el físico.
Comportamiento físico inusual
Además de este resultado prometedor, el equipo hizo un descubrimiento sorprendente: “En nuestro trabajo, utilizamos dos tintes diferentes por separado, cada uno de ellos aplicado a una metasuperficie. Esto confirmó el efecto”, explica Schacher. «Sin embargo, se producen efectos adicionales cuando se mezclan ambos polímeros conmutables», informa. «Sospechamos que las dos moléculas de tinte diferentes interactúan entre sí, pero no podemos decirlo con certeza en este momento». Se necesita más investigación para dilucidar este interesante comportamiento.
Investigación básica con vistas a la inteligencia artificial óptica
Aunque el objetivo principal de estas superficies conmutables era demostrar el principio básico, el grupo de investigación puede imaginar varias aplicaciones: «Dado que estas superficies pueden cambiar con la luz entre diferentes estados de propiedad, la tecnología de sensores es obvia». Se podrían utilizar áreas para el procesamiento de datos ópticos.
«Por supuesto, nuestro equipo estaría feliz si estos componentes pudieran usarse, por ejemplo, para redes neuronales ópticas, que luego podrían procesar información de imágenes de la misma manera que lo hace ahora la inteligencia artificial electrónica», dice Schacher. «Sin embargo, debido a que este tipo de procesamiento de datos se basa en la luz y no en la electrónica, es significativamente más eficiente energéticamente y más rápido que la IA tradicional basada en computadora».
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