Investigadores da USC avanzan no deseño de cristais fotónicos, que poderían substituír no futuro a fibra óptica e os circuítos electrónicos

equipo_ICG_webEstes materiais poderían empregarse para a fabricación de tecidos que impidan o paso da radiación infravermella ou como illantes térmicos

Un equipo de investigadores do Instituto de Cerámica da Universidade de Santiago que dirixe o profesor Francisco Guitián está a avanzar no desenvolvemento de cristais fotónicos, materiais novidosos con aplicacións moi diversas. Os expertos, que para os aspectos máis teóricos colaboran coa Escola de Óptica da USC e de Física da Universidade de Vigo, ocúpanse do deseño e elaboración destes dispositivos, o que implica a manipulación de materiais a escala nanométrica.

 

Ata moi recentemente a industria fotónica centrouse sobre todo no xeito de transmitir información, reemprazando os sinais eléctricos a través de cables por pulsos láser en fibras ópticas. “Na actualidade -indica un dos coordinadores do proxecto, o profesor Álvaro Gil González- a posibilidade de elaborar materiais que permitan controlar o fluxo da luz ten dado lugar á idea de desenvolver dispositivos ópticos que poidan procesar información empregando só luz visible ou infravermella, substituíndo así os electróns como transmisores e procesadores de información”.

Nesta liña, os cristais fotónicos representan un novo tipo de materiais que fan posible controlar o fluxo da luz a escala microscópica. Caracterízanse por estaren ordenados como se tivesen unha estrutura cristalina, de dimensións nanométricas, na que se pode prohibir a propagación da luz en todas as direccións. Tal como explica o investigador da USC “trátase de materiais moi ordenados pero se no seu interior se conseguen introducir defectos que rompan a xeometría do cristal, entón nesas rexións faise posible a condución de luz”. En consecuencia, “pódese guiar a luz de maneira controlada a través do material, de xeito máis eficiente que no caso da fibra óptica”, asegura.

O funcionamento destes cristais e mesmo as súas múltiples aplicacións son hoxe coñecidas, pero a dificultade radica na súa fabricación e manipulación.  “A clave está en ser capaces de construír este tipo de estruturas xa que se requiren uns materiais moi concretos, con elevado índice de refracción, e ademais cómpre traballar a escala nanométrica”, manifesta o investigador. Neste sentido, o equipo da USC profunda no desenvolvemento de metodoloxías que permitan construír estes materiais de xeito industrial.

Aplicacións múltiples

Estes materiais teñen aplicacións moi diversas. “Unha das súas posibilidades radica no desenvolvemento de circuítos ópticos, o que permitiría elaborar dispositivos integrados de transmisión, amplificación… e ata un verdadeiro chip fotónico”, explica Gil. Ademais, pódense empregar para o deseño de fibras que impidan o paso da radiación infravermella, de cara á fabricación de roupa con estas características, ou como illantes térmicos.

Outra potencialidade destes cristais sería conseguir guiar a luz a través de fibra óptica fotónica, cuxo funcionamento difire radicalmente da convencional, permitindo guiala con xiros de ata 60 graos. Ademais, certos dispositivos poderían empregarse como sensores químicos ou biosensores.

Tamén poderían chegar a substituír os circuítos electrónicos dos ordenadores, fabricar transistores fotónicos ou mellorar os detectores de metais dos aeroportos e demais escáneres de seguridade. “E sería posible a obtención de láseres con maior rendemento que os actuais”, aclara o investigador, que engade que “estes cristais incrementarían o rendemento das lámpadas convencionais ao substituír o seu filamento por cristal fotónico, co cal evitaríase a perda de enerxía en forma de radiación infravermella”.

De modo xeral, trátase de procesar e conducir información mediante o emprego da luz, o que permitiría unha maior cantidade e velocidade da información fronte á que se procesa a través dos circuítos electrónicos convencionais.

Tres dimensións

Os investigadores da USC están a empregar técnicas moi novidosas xa que se require moita perfección. Unha delas é a “escritura directa con tinta”, coa que se poden elaborar estruturas en tres dimensións. Esta técnica consiste no uso dun dispositivo controlado por un ordenador no que se despraza, con precisión nanométrica, unha xiringa que dispón de agullas con diámetros moi reducidos. Este dispositivo permite inxectar “tintas” en forma de estrutura tubular de 0,5 micras de espesor. O seu desprazamento nas tres direccións do espazo fai posible construír estruturas tridimensionais formadas por finos “tubos” do material inxectado.