La
detección de la luz, base de muchas tecnologías modernas, es relativamente
sencilla en el visible – incluso nuestros ojos pueden hacerlo – y en el
infrarrojo cercano. Sin embargo, dicha detección se complica cuando la longitud
de onda se va haciendo más grande (y la frecuencia más pequeña) y nos movemos a
los rangos espectrales del infrarrojo e incluso los terahercios. La razón es
que en estas bandas espectrales la luz transporta muy poca energía en
comparación con el calor ambiental a temperatura ambiente. Este "ruido"
ambiental oscurece la luz infrarroja a menos que se usen detectores
especializados que funcionan a temperaturas muy bajas, lo que es caro y consume
mucha energía.
La
Universitat Politècnica de València (UPV), con su Centro de Tecnología Nanofotónica
(NTC), ha participado junto a investigadores de Reino Unido, Países Bajos, y
Suiza, en el desarrollo y validación de nueva tecnología con la que han logrado
convertir luz infrarroja en visible, rango en el que puede ser detectada con
sistemas convencionales. Dichos experimentos, realizados en el marco del
proyecto europeo THOR, han sido publicados en la revista Science.
"La
idea básica es que la materia vibra a frecuencias muy altas, del orden de
decenas de terahercios. Así podemos usar moléculas como mezcladores y conseguir
convertir la frecuencia de la radiación infrarroja incidente en luz visible",
explica Alejandro Martínez, investigador del NTC y catedrático de la UPV.
De
momento, estos resultados abren la puerta a nuevos sistemas de detección para
aplicación en imagen térmica, observación del universo, detección de
contaminantes, así como en análisis químico y biológico. Sin embargo, como
indica Martínez, el hecho de poder detectar luz a frecuencias donde no es fácil
hacerlo puede dar lugar a aplicaciones que no podemos prever a día de hoy.
"Esta tecnología permitirá inspeccionar un régimen frecuencial en
el que ahora prácticamente no detectamos nada, porque con los detectores
actuales son ineficientes, lentos, voluminosos y necesitan funcionar a
temperaturas criogénicas.", incide el investigador del NTC-UPV.
Experimentos
complejos
La
validación experimental de la tecnología desarrollada fue ardua: se necesitaban
nanoantenas duales que trabajasen en regímenes espectrales muy diferentes y que
fueran capaces tanto de recoger eficientemente la luz infrarroja incidente como
de localizar la luz visible en las regiones nanométricas donde se sitúan las
moléculas. "Lo fundamental es usar nanoestructuras de oro, que son las que nos
permiten capturar y localizar la luz en regiones del tamaño de la molécula",
explica Martínez.
La
diferencia entre los dos experimentos es la nanoantena usada: en el primero de
ellos, realizado en la Universidad de Cambridge, se situó una nanoesfera encima
de un disco, en el experimento realizado en la Escuela Politécnica Federal de
Lausana, colocaron dicha nanoesfera en una rendija nanométrica.
"Nuestro
próximo objetivo es llegar a frecuencias más bajas, en la banda de los terahercios,
donde no hay detectores eficientes que funcionen a temperatura ambiente. Para
ello lo que haremos será cambiar la molécula", explica Martínez. "Y, además, lo
queremos implementar en un chip de silicio, por lo que la tecnología sería muy
barata y compatible con la microelectrónica", concluye Alejandro Martínez.