Un equipo de investigadores chinos utilizó una teoría novedosa para inventar un nuevo tipo de cristal óptico ultradelgado con alta eficiencia energética, sentando las bases para la tecnología láser de próxima generación. El profesor Wang Enge de la Escuela de Física de la Universidad de Pekín, recientemente dijo a Xinhua que el Twist Boron Nitride (TBN) creado por el equipo, con un grosor a nivel de micrones, es el cristal óptico más delgado conocido en el mundo en la actualidad. En comparación con los cristales tradicionales del mismo grosor, su eficiencia energética se eleva de 100 a 10,000 veces. Wang, también miembro de la Academia China de Ciencias, afirmó que este logro representa una innovación original de China en la teoría de los cristales ópticos y ha creado un nuevo campo para producir cristales ópticos con materiales de película delgada bidimensional de elementos ligeros. Los hallazgos de la investigación fueron publicados recientemente en la revista Physical Review Letters.
El láser es una de las tecnologías fundamentales de la sociedad de la información. Los cristales ópticos pueden lograr funciones como la conversión de frecuencia, la amplificación paramétrica y la modulación de señales, entre otras, y son partes clave de los dispositivos láser. En los últimos 60 años, la investigación y el desarrollo de los cristales ópticos han sido guiados principalmente por dos teorías de coincidencia de fase propuestas por científicos de Estados Unidos. Sin embargo, debido a las limitaciones de los modelos teóricos tradicionales y los sistemas de materiales, los cristales existentes han tenido dificultades para cumplir con los requisitos futuros para el desarrollo de dispositivos láser, como la miniaturización, alta integración y funcionalización. El desarrollo de la tecnología láser de nueva generación necesita avances en la teoría y los materiales de los cristales ópticos.
Wang Enge y el profesor Liu Kaihui, director del Instituto de Física de la Materia Condensada y Material, de la Escuela de Física de la Universidad de Pekín, lideraron el equipo para desarrollar la teoría de coincidencia de fase con torsión, la tercera teoría de coincidencia de fase basada en el sistema de material de elementos ligeros. «El láser generado por los cristales ópticos se puede ver como una columna en marcha de individuos. El mecanismo de torsión puede hacer que la dirección y el ritmo de todos estén altamente coordinados, mejorando en gran medida la eficiencia de conversión de energía del láser», explicó Liu, quien también es subdirector del Instituto Interdisciplinario de Materiales Cuánticos de Elementos Ligeros en el Centro Nacional de Ciencias Integradas de Huairou en Beijing. La investigación ha abierto un nuevo modelo de diseño y sistema de materiales y ha logrado la innovación original de toda la cadena, desde la teoría básica de la óptica hasta la ciencia y tecnología de materiales, dijo. «El grosor del cristal TBN varía de 1 a 10 micrones. El grosor de los cristales ópticos que conocíamos antes era principalmente del nivel de un milímetro o incluso centímetro», agregó Liu. La tecnología de producción de TBN está actualmente solicitando patentes en Estados Unidos, Reino Unido, Japón y otros países. El equipo ha creado un prototipo de láser TBN y está desarrollando tecnología láser de nueva generación con empresas.
«El cristal óptico es la piedra angular del desarrollo de la tecnología láser y el futuro de esta tecnología está determinado por la teoría de diseño y la tecnología de producción de los cristales ópticos», dijo Wang. Con su tamaño ultradelgado, excelente potencial de integración y nuevas funciones, se espera que el cristal TBN logre nuevos avances en aplicaciones futuras como fuentes de luz cuántica, chips fotónicos, inteligencia artificial y otros campos, según Wang.
Deja una respuesta