Los investigadores han desarrollado un pequeño dispositivo a temperatura ambiente que crea un tipo especial de luz estructurada llamada fotones polarizados radialmente, que son muy útiles para la comunicación segura, las imágenes avanzadas y las herramientas ópticas de precisión.
Un equipo dirigido por el profesor Ronen Rapaport, del Instituto de Física Racah de la Universidad Hebrea de Jerusalem, ha desarrollado un nuevo dispositivo que produce fotones polarizados radialmente a temperatura ambiente. Este avance ofrece nuevas posibilidades para las tecnologías de comunicación clásicas y cuánticas.
La luz polarizada radialmente tiene una estructura de campo eléctrico única que la hace útil para una variedad de aplicaciones, incluida la comunicación segura, imágenes avanzadas y herramientas ópticas de precisión. Producir este tipo de luz de forma fiable, especialmente en sistemas nanofotónicos, ha sido un reto técnico.
El equipo abordó este desafío combinando un nanocristal coloidal “gigante” de CdSe/CdS (de unos 20 nanómetros de diámetro) con una nanoantena híbrida de metal y dieléctrico. El punto cuántico se coloca con precisión en un pequeño nanocono metálico en el centro de la antena, lo que permite que el dispositivo genere fotones con una pureza de polarización radial de más del 93%.
El sistema funciona de manera eficiente a temperatura ambiente y tiene solo 10 micras de ancho, lo suficientemente compacto para una posible integración en tecnologías en chip.
“El posicionamiento preciso del punto cuántico juega un papel clave para lograr una salida de luz de alta calidad”, dijo el profesor Rapaport. “Este estudio nos ayuda a comprender mejor cómo controlar la polarización de la luz en dispositivos a pequeña escala, lo cual es importante para futuras aplicaciones cuánticas”.
La investigación combina datos experimentales y simulaciones para proporcionar información sobre cómo las nanoestructuras pueden mejorar la emisión y la polarización de fotones. Estos hallazgos pueden ayudar a avanzar en el diseño de dispositivos nanofotónicos para su uso en comunicaciones seguras y otras tecnologías emergentes.
El artículo de investigación titulado “Ultrafast and Highly Collimated Radially Polarized Photons at Room Temperature from a Colloidal Quantum Dot Coupled to a Hybrid Nanoantenna”, ya está disponible en ACS Photonics.
Investigadores:
Alexander Nazarov1, Yuval Bloom1, Boaz Lubotzky1, Hamza Abudayyeh2, Annika Mildner3, Lorenzo Baldessarini4, Yuval Shemla1, Eric G. Bowes5, Monica Fleischer, Jennifer A. Hollingsworth5, Ronen Rapaport1.
Instituciones:
1) Instituto de Física Racah, Universidad Hebrea de Jerusalem.
2) Departamento de Física, Universidad de Texas en Austin.
3) Instituto de Física Aplicada y Centro LISA, Universidad de Tubinga.
4) Departamento de Física, Universidad de Trento.
5) División de Física de Materiales y Aplicaciones: Centro de Nanotecnologías Integradas.
