Una nueva forma de controlar la luz de terahercios para una electrónica más rápida

8 de septiembre de 2025      informe

por Paul Arnold, Phys.org

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editado por Lisa Lock, reseñado por Robert Egan

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En un avance para las tecnologías de próxima generación, los científicos han aprendido a controlar con precisión el comportamiento de pequeñas ondas de luz y electrones, allanando el camino para comunicaciones más rápidas y dispositivos cuánticos.

Controlar la luz en las escalas más pequeñas es crucial para crear dispositivos increíblemente pequeños, rápidos y eficientes. En lugar de cables y circuitos voluminosos, podemos usar la luz para transmitir información. Un desafío de este enfoque es que la luz, con su longitud de onda relativamente grande, no se puede confinar fácilmente en espacios pequeños.

Sin embargo, en un estudio publicado en la revista Light: Science & Applications, los investigadores han desarrollado un método para controlar pequeñas ondas de luz y electrones llamadas polaritones de plasmones de Dirac (DPP).

A diferencia de la luz estándar, los DPP pueden meterse en espacios diminutos que son cientos de veces más pequeños que su longitud de onda natural. Esto significa que la luz puede ser confinada y guiada en dispositivos a escala nanométrica. En esta nueva investigación, los científicos demostraron cómo controlaron los DPP en el rango de frecuencia terahercios (THz). Esta región está situada entre las microondas e la luz infrarroja en el espectro electromagnético y es una parte del espectro de luz en gran parte inexplorada.

El equipo de investigación logró controlar estas ondas utilizando una clase especial de nanomateriales llamados aislantes topológicos (TIs). Los TIs son únicos porque su interior se comporta como un aislante eléctrico mientras que la superficie actúa como un conductor. Específicamente, los investigadores trabajaron con un material avanzado llamado Bi2Se3 epitaxial. Colocaron pequeñas tiras de este material una al lado de la otra con espacios entre ellas. Ajustar los espacios tuvo dos consecuencias importantes.

Primero, pudieron ajustar o controlar la longitud de onda de las ondas, haciéndola aproximadamente un 20% más corta. En segundo lugar, extendieron la longitud de atenuación en más de un 50%. Esta es la distancia que las ondas pueden recorrer antes de perder una cantidad significativa de energía. Estos dos logros abordaron los principales desafíos de usar DPPs (mayor momento que un haz de luz regular, y pierden energía rápidamente), haciéndolos más prácticos para aplicaciones del mundo real.

'Nuestros resultados demuestran que es posible personalizar la respuesta espectral de los resonadores THz basados en Bi2Se3 ajustando el espacio. Este conocimiento puede ser adoptado como estrategia de diseño para la implementación de arquitecturas basadas en TI', escribieron los investigadores en su estudio.

Este avance en el control de las ondas de luz podría llevar a la creación de dispositivos THz ajustables y eficientes en energía. Las ondas THz pueden transportar más datos que el Wi-Fi actual o el 5G, lo que significa descargas ultrarrápidas y una red más segura. La tecnología también podría crear una imagen médica más clara y segura y proporcionar los componentes básicos para computadoras cuánticas más potentes.

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Más información: Leonardo Viti et al, Seguimiento de los polaritones de plasmones terahercios con una dispersión ajustable por diseño en metaelementos aislantes topológicos, Light: Science & Applications (2025). DOI: 10.1038/s41377-025-01884-0

Información sobre la revista:     Light: Science & Applications

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