•  I
• a · A  I
• Accessibilitat  I
• Mapa web  I
• Cercar  I
• Directori

• ::  Sign in :: 

La detecció de la llum, base de moltes tecnologies modernes, és relativament senzilla en l’espectre visible –fins i tot els nostres ulls poden fer-ho– i en l'infraroig proper. No obstant això, aquesta detecció es complica quan la longitud d'ona es va fent més gran (i la freqüència més xicoteta) i ens movem als rangs espectrals de l'infraroig i, fins i tot, dels terahertzs. La raó és que, en aquestes bandes espectrals, la llum transporta molt poca energia en comparació amb la calor ambiental a temperatura ambient. Aquest soroll ambiental enfosqueix la llum infraroja, llevat que s'usen detectors especialitzats que funcionen a temperatures molt baixes, la qual cosa és cara i consumeix molta energia.

La Universitat Politècnica de València (UPV), amb el seu Centre de Tecnologia Nanofotònica (CTN), ha participat junt amb personal investigador del Regne Unit, els Països Baixos i Suïssa, en el desenvolupament i la validació de tecnologia nova amb la qual han aconseguit fer visible la llum infraroja, rang en el qual pot ser detectada amb sistemes convencionals. Aquests experiments, realitzats en el marc del projecte europeu THOR, han sigut publicats en la revista Science.

“La idea bàsica és que la matèria vibra a freqüències molt altes, de l'ordre de desenes de terahertzs. Així, podem usar molècules com a mescladors i aconseguir convertir la freqüència de la radiació infraroja incident en llum visible”, explica Alejandro Martínez, investigador del CTN i catedràtic de la UPV.

De moment, aquests resultats obrin la porta a nous sistemes de detecció per a l’aplicació en imatge tèrmica, observació de l'univers, detecció de contaminants i també en l’anàlisi química i biològica. No obstant això, com indica Martínez, el fet de poder detectar llum a freqüències on no és fàcil fer-ho pot donar lloc a aplicacions que no podem preveure avui dia.

“Aquesta tecnologia permetrà inspeccionar un règim freqüencial en el qual ara pràcticament no detectem res, perquè amb els detectors actuals són ineficients, lents, voluminosos i necessiten funcionar a temperatures criogèniques.”, incideix l'investigador del CTN de la UPV.

Experiments complexos

La validació experimental de la tecnologia desenvolupada va ser àrdua: es necessitaven nanoantenes duals que treballaren en règims espectrals molt diferents i que foren capaços tant de recollir eficientment la llum infraroja incident com de localitzar la llum visible en les regions nanomètriques on se situen les molècules. “L’important és usar nanoestructures d'or, que són les que ens permeten capturar i localitzar la llum en regions de la grandària de la molècula”, explica Martínez.

La diferència entre els dos experiments és la nanoantena usada: en el primer, realitzat a la Universitat de Cambridge, es va situar una nanoesfera damunt d'un disc; en l'experiment realitzat a l'Escola Politècnica Federal de Lausana, van col·locar aquesta nanoesfera en una ranura nanomètrica.

“El pròxim objectiu és arribar a freqüències més baixes, en la banda dels terahertzs, on no hi ha detectors eficients que funcionen a temperatura ambient. Amb aquesta finalitat, el que farem és canviar la molècula”, explica Martínez. “I, a més, ho volem implementar en un xip de silici, amb la qual cosa la tecnologia seria molt barata i compatible amb la microelectrònica”, conclou Alejandro Martínez.

Referències

W. Chen, P. Roelli, H. Hu, S. Verlekar, S. Priya Amirtharaj, A. I. Barreda, T. J. Kippenberg, M. Kovylina, E. Verhagen, A. Martínez, C. Galland, “Continuous-Wave Frequency Upconversion with a Molecular Optomechanical Nanocavity,” Science (2021). DOI: 10.1126/science.abk3106

A. Xomalis, X. Zheng, R. Chikkaraddy, Z. Koczor-Benda, E. Miele, E. Rosta, G. A E Vandenbosch, A. Martínez, J. J Baumberg, “Detecting mid-infrared light by molecular frequency upconversion with dual-wavelength hybrid nanoantennas”, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abk2593

Crèdits imatge: Nicolás Antille