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Un equipo del Centro de Tecnología Nanofotónica (NTC) de la Universitat Politècnica de València (UPV) ha diseñado una nueva metasuperfice capaz de actuar como un aislador óptico y manipular con gran precisión la luz que incide sobre ellas, mediante la amplificación de las propiedades de los materiales magnéticos. Entre sus ventajas, haría posible el desarrollo de aisladores ópticos muy pequeños en comparación con los actuales, contribuyendo así a la miniaturización de los circuitos de los dispositivos fotónicos. El trabajo ha sido publicado en la revista Advanced Optical Materials.

Las metasuperficies son estructuras periódicas bidimensionales formadas por átomos artificiales que simulan el comportamiento de los átomos que forman la materia, pero diseñados para actuar de un modo determinado que depende de la aplicación que se busque.

“Aunque las metasuperficies ya han demostrado un gran potencial en muchas aplicaciones, la realización de ciertas transformaciones sigue siendo un misterio. Nuestro trabajo persigue dar un paso más para desvelarlo”, destaca Ana Díaz Rubio, investigadora del NTC de la Politècnica de València. Junto al equipo del NTC-UPV, han participado también investigadores de la Aalto University (Espoo, Finlandia) y la University of Gothenburg (Gotemburgo, Suecia).

Explotando los modos oscuros

En su estudio, han conseguido explotar un fenómeno físico basado en lo que se conoce como “modos oscuros”. Estos modos que pueden presentar algunas estructuras periódicas se caracterizan, en óptica, por su capacidad casi infinita para confinar la luz dentro de una estructura.

“Hemos utilizado estos modos para aumentar la interacción entre la luz que incide a la metasuperficie y el material magnético con el que ha sido diseñada. Una de las características más importantes de este diseño es que tiene una propiedad necesaria en muchos componentes ópticos, conocida como noreciprocidad. Esto se traduce en algo muy simple: cuando se ilumina con luz el dispositivo por un lado no ocurre lo mismo que cuando se ilumina por el lado contrario. Así, nuestro diseño abre un nuevo camino para maximizar la interacción de la luz con los materiales magnéticos en el régimen óptico (luz visible) en muy poco espacio”, explica Luis Manuel Máñez-Espina, investigador predoctoral en el Centro de Tecnología Nanofotónica de la UPV.

Además, la metasuperficie diseñada por el equipo de investigadores español, sueco y finlandés consigue amplificar otros efectos magneto ópticos resultado de la interacción de la luz con materiales magnéticos. Entre ellos el efecto Faraday, que se caracteriza por la rotación del campo eléctrico de la luz de diferente manera según la dirección en la que se propague.

Referencia

L. M. Máñez-Espina, I. Faniayeu, V. Asadchy, A. Díaz-Rubio, Extreme Nonreciprocity in Metasurfaces Based on Bound States in the Continuum. Adv. Optical Mater. 2023, 2301455. https://doi.org/10.1002/adom.202301455

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