Movimiento perpetuo a partir de la luz

Unos investigadores han diseñado un aparato que utiliza luz para manipular sus propiedades mecánicas. El dispositivo, que fue fabricado usando un metamaterial plasmomecánico, opera a través de un singular mecanismo que acopla sus resonancias ópticas y mecánicas, permitiéndole oscilar mecánicamente de forma indefinida usando energía absorbida de la luz.

Este trabajo de investigación y desarrollo demuestra en definitiva una vía, basada en metamateriales, hacia la fabricación de un oscilador mecánico impulsado ópticamente. El aparato diseñado por el equipo de Ertugrul Cubukcu y Hai Zhu, de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, se podría usar como una nueva referencia de frecuencia para mantener la hora en sistemas GPS, ordenadores, relojes de pulsera y otros dispositivos. Otras aplicaciones potenciales de dispositivos derivados de este diseño base podrían ser sensores de alta precisión y transductores cuánticos.

Un rasgo clave del diseño lo constituyen unas diminutas nanoantenas que absorben luz y que están acopladas a osciladores nanomecánicos.

Cuando llega luz al nuevo aparato, las nanoantenas absorben toda la radiación entrante procedente de la luz y convierten la energía óptica en calor. Como consecuencia del aumento de temperatura, la bicapa de nitruro de silicio/oro se dobla porque el oro se expande más que el nitruro de silicio al calentarse. La flexión de la bicapa altera el grosor del espacio de aire que la separa del reflector metálico. Este cambio en la separación causa que la bicapa absorba menos luz y, como resultado de ello, esta recupera su posición original. La bicapa puede entonces una vez más absorber toda la luz que le llegue y el ciclo se repite una y otra vez.

Oscilador mecánico impulsado ópticamente fabricado con un metamaterial plasmomecánico. (Foto: UC San Diego Jacobs School of Engineering)

El trabajo, que Cubukcu empezó como miembro de facultad en la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos) y que está continuando en la Escuela Jacobs de Ingeniería en la Universidad de California en San Diego, demuestra cómo se pueden utilizar interacciones eficientes de luz y materia para aplicaciones en dispositivos novedosos en la escala nanométrica.

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