Investigadores británicos del Imperial College de Londres, en colaboración con científicos de la Universidad de Neuchâtel, han demostrado un nuevo efecto óptico que hace transparentes a objetos sólidos opacos.

Aplicaciones: exploración del cuerpo humano, búsqueda entre los escombros después de un terremoto…

El efecto se basa en el desarrollo de nuevo materiales que explotan los estados de energía de los átomos así como su interación con un láser de una forma completamente nueva (1). Con, en su base, nada menos que un descubrimiento que contradice…a Einstein y su teoría de la “inversión de población” basándose en el funcionamiento de un láser.

El material activo en el seno del cual se produce el efecto láser, generalmente un gas o un cristal, consta de átomos que son, primero, excitados de manera que la mayoría de los electrones se colocan en un estado cuántico de energía elevada. Es lo que se llama “inversión de población”. Una vez que se realiza esta inversión, se aplica un haz luminoso sobre el material para estimular a los electrones, que van a regresar a su estado de baja energía emitiendo todos ellos un fotón de la misma longitud de onda (se habla de luz coherente). Los fotones emitidos van a des-excitar a su vez a los otros átomos, amplificando así el haz original. Se trata del fenómeno que produce el rayo láser potente y concentrado.

Átomos “artificiales”

Los físicos ingleses dirigidos por el profesor Chris Phillips, en colaboración con sus colegas de Suiza, han demostrado, primero, que un material puede emitir fotones de forma coherente sin pasar, no obstante, por el estadio de la inversión de población. Por lo tanto, un sólido semiconductor nanocristalino creado al efecto, fabricado a partir de capas de arseniuro de galio, de aluminio y de indio, se va a comportar como un conjunto de átomos “artificiales” cuyos electrones presentarían no dos sino tres estadios de energía. El material actúa como un conjunto de átomos cuyos tres niveles de energía y la transición de uno a otro estado se van a poder controlar: bajo ciertas condiciones, podrá emitir luz incluso aunque más del 80% de los electrones permanezcan en su estado inicial de baja energía. El efecto ya ha sido observado en gases, pero nunca ha sido demostrado hasta ahora en un sólido.

Consecuencia inesperada de este fenómeno: el material se vuelve “transparente” aprovechando un efecto óptico llamado “transparencia inducida electromagnéticamente” o EIT. Utilizando una bomba láser se va a dirigir las transiciones entre los diferentes niveles de energía de electrones, como se ha explicado anteriormente. Bajo ciertas condiciones, la probabilidad de transición entre dos o tres niveles puede caer a cero: una segunda sonda láser, colocada en una frecuencia en resonancia con esta energía de transición, va entonces a atravesar el material sin ser absorbida. La luz incidente puede ser totalmente controlada en el interior del cristal: frenada, detenida, almacenada. Al final: exploración del cuerpo humano, almacenaje de información, son posibles a largo plazo…

(1) “Gain Without Inversión in Semiconductor Nanostructure”, Nature Materials 5 175


Enlace a la noticia original: Quand les atomes deviennent transparents
Por Dominique Selse. FutureSciences
Traducción de Fernando Muñoz Sagasta.