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Pulsos láser con polarización “a la carta” para explorar la estructura elemental de la materia
Por primera vez, un equipo internacional de científicos, entre los que ha participado el Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca (AFL-USAL), ha conseguido producir los pulsos láser más cortos conseguidos hasta la fecha con “polarización a la carta”. Este trabajo de investigación ha contado con una Beca Leonardo 2017 para Investigadores y Creadores Culturales de la Fundación BBVA.
4 mayo, 2018
En el ínfimo tiempo que transcurre una trillonésima parte de un segundo –lo que se conoce como attosegundo – estos científicos han conseguido generar pulsos láser ultracortos. Lo novedoso, en esta ocasión, es que lo han hecho con “polarización a la carta”, según explica Carlos Hernández García, investigador del ALF-USAL. Su trabajo se ha publicado en la revista Nature Photonics.
La polarización, que puede ser lineal, circular o elíptica, es la dirección en la que oscilan las ondas electromagnéticas de la luz. Hasta ahora, sólo se había conseguido aislar pulsos láser de attosegundo con polarización lineal, o tener una cadena de ellos con polarización circular. Ahora, se ha podido generar pulsos muy cortos con “polarización a la carta”, es decir, con la lineal o la circular.
Se trata de destellos muy breves de luz ultravioleta que ofrecen la posibilidad de inspeccionar, controlar y observar los componentes más elementales de la materia y registrar su evolución. “Hemos hecho ingeniería óptica”, indica el científico de la USAL.
“Esta herramienta nos permite explorar nuevas formas de interactuar con la materia, nos da un nuevo grado de libertad”, añade. “Hay determinados materiales que responden de distinta manera según la polarización de la luz con la que interactúan”, explica Hernández.
Un ejemplo son las moléculas quirales, cuya composición química es idéntica pero tienen una estructura distinta en forma de espejo –como ocurre con la mano izquierda y la derecha – y, por ello, se comportan de forma distinta en función del tipo de luz que incida sobre ellos. Esto significa que su respuesta puede verse modificada según la dirección la polarización.
El investigador Carlos Hernández García, en el centro, junto con Luis Plaja y Laura Rego.
Así ocurre con la mayoría de los fármacos. Un ejemplo es la talidomina, compuesta por moléculas químicamente iguales pero con distinta estructura por su quiralidad que provocó, por un lado, alivio de los síntomas de las embarazas y, por otro, malformaciones congénitas en los bebés.
También abre grandes posibilidades en el estudio de los materiales magnéticos. Algunos de ellos presentan dicroísmo, es decir, sus propiedades dependen de la dirección de la polarización de la luz. Estos pulsos láser ultracortos permitirán conocer y manipular la evolución de la magnetización de estos materiales.
En este trabajado del equipo ALF-USAL, del que también forman parte Luis Paja y Laura Rego, han colaborado la National Tsing Hua University, de Taiwán, y la University of Colorado and NIST y la Colorado School of Mines, de Estados Unidos.
“En USAL hemos hecho todo el soporte de simulación teórica”, asegura Hernández. La parte experimental se ha desarrollado en los laboratorios de Taiwán. “Nosotros conseguimos darles la receta para proponerles las manipulaciones que podían hacer ellos para conseguir este tipo de pulsos”, añade. “Ha habido mucha interacción entre todas las parte, hemos intercambiado mucha información”, concluye el científico.
Este trabajo también cuenta con ayudas a proyectos de investigación de la Junta de Castilla y León, del Ministerio de Economía y Competitividad y del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte.