Los físicos en Austria e Israel dicen que han desarrollado un "anti-láser", o "absorbedor perfecto coherente", que puede permitir que cualquier material absorba toda la luz desde una amplia gama de ángulos. El dispositivo, basado en un conjunto de espejos y lentes, atrapa la luz entrante dentro de una cavidad y la fuerza a circular para que golpee el medio absorbente repetidamente, hasta que se absorba por completo. Esto tiene el potencial de mejorar varias técnicas de recolección de luz, suministro de energía, control de luz e imágenes.
La absorción de la luz es importante en muchos procesos naturales, desde la visión hasta la fotosíntesis, así como en aplicaciones de física e ingeniería como paneles solares y fotodetectores. Las técnicas para mejorar la absorción de la luz con el fin de aumentar la eficiencia y la sensibilidad de las tecnologías basadas en la luz son muy buscadas, pero esto puede ser un desafío.
Stefan rotter, un físico teórico en Universidad Tecnológica de Viena, explica que es fácil atrapar y absorber la luz con un objeto sólido voluminoso, como un grueso jersey de lana negra, por ejemplo. Pero la mayoría de las aplicaciones técnicas usan capas delgadas de material. Si bien estos materiales delgados absorben algo de luz, gran parte de ella la atraviesa.
Una de las razones por las que los búhos y otros animales nocturnos tienen tan buena visión nocturna es que tienen una capa de tejido reflectante, llamada tapetum lucidum, detrás de la retina. Cualquier luz que pasa a través de la delgada retina sin ser absorbida es rebotada y tiene una segunda oportunidad de ser capturada. Para mejorar aún más dicho sistema, podría agregar otra superficie reflectante frente a la retina. Luego, la luz rebotaría de un lado a otro entre los dos espejos, pasando a través de la superficie absorbente de luz varias veces. Pero no es tan simple.
Para que un dispositivo de este tipo funcione, el espejo frontal no puede ser perfectamente reflectante. Debe ser parcialmente transparente para que la luz pueda ingresar al sistema en primer lugar. Pero luego, cuando la luz rebota entre los dos espejos, parte de ella se perderá a través del espejo parcialmente transparente. Cuando los investigadores intentaron replicar tales configuraciones, descubrieron que solo funcionan para patrones de luz específicos. Mientras que ciertos modos de luz quedan atrapados, golpeando repetidamente la superficie absorbente, otra luz, por ejemplo, que ingresa al dispositivo con un ángulo de incidencia diferente o tiene una longitud de onda diferente, se escapa.
Ahora Rotter y sus colegas, también de La Universidad Hebrea de Jerusalén, han demostrado que se puede crear una trampa de luz mucho más eficiente si se colocan dos lentes entre los dos espejos.
Las lentes están diseñadas para guiar la luz de modo que siempre incida en el mismo punto de los espejos. El efecto de interferencia que esto crea evita que la luz se escape a través del espejo frontal parcialmente transparente. En cambio, queda atrapado en el sistema.
“En la práctica, nuestro diseño atrapa la luz entrante dentro de una cavidad y la obliga a circular en una cavidad, golpeando la muestra que absorbe débilmente una y otra vez hasta que se absorbe perfectamente, y todos los reflejos se eliminan de forma coherente y destructiva”, explica Rotter a Mundo de la física. Él describe el sistema como si funcionara como un láser a la inversa. "En lugar de tener un medio de ganancia láser que convierta la energía eléctrica en radiación de luz coherente, nuestro 'láser invertido en el tiempo' absorbe luz coherente y la convierte en energía térmica, y posiblemente en un futuro cercano en energía eléctrica".
El espejo frontal en la configuración experimental de los investigadores tenía una reflectancia del 70 %, mientras que el espejo trasero tenía una reflectancia casi perfecta del 99.9 %. Para el medio de absorción de luz, utilizaron una pieza delgada de vidrio polarizado con una absorción de alrededor del 15 %: alrededor del 85 % de la luz pasa a través de él. Descubrieron que su dispositivo permitió que el vidrio de color absorbiera más del 94% de toda la luz que ingresaba al sistema.
El revestimiento antirreflectante permite una perfecta transmisión de la luz
Los investigadores también utilizaron una serie de técnicas para crear campos de luz aleatorios, complejos y que cambian rápidamente. Incluso con estas variaciones dinámicas en la fuente de luz, su absorbente perfecto coherente aún permitía una absorción casi perfecta, afirman.
rotter dice Mundo de la física que su dispositivo tiene potencial en una amplia gama de aplicaciones, particularmente en torno a la recolección y transmisión de energía óptica. Por ejemplo, dice que podría usarse para cargar las baterías de un dron desde una gran distancia usando un rayo láser.
Los investigadores describen su trabajo en Ciencia:.
