Argia eskala nanometrikoan menderatzeko bidea aurkitu dute

Oso tamaina txikiko gainazal batean argiaren portaera berezi batabiatzea lortu dute CIC Nanoguneko ikertzaileek. Gainazal horretan argia ezohiko moduan hedatzen denez, aurkikuntzak bidea eman dezake halako materialei etekin handiagoa ateratzeko. Aste honetako Science aldizkarian eman dute aurkikuntzaren berri. Artikuluaren egile nagusia CIC Nanoguneko ikertzaile Peining Li izan da; DIPC Donostia International Physics Centerreko eta Kansas Estatuko Unibertsitateko zientzialarien laguntza izan dute egitasmoan.

Argiaren ohiko portaera aintzira batean botatako harriak sortu ohi dituen uhinen irudiarekin alderatu daiteke. Halakoetan, uhinak modu zirkularrean garatzen dira, ingurune homogeneoan zabaltzen ari direlako. Modu teorikoan, baina, fisikariek aurreikusia zuten gainazal jakin batzuetan argiak bestelako zabalpena izan zezakeela. Orain, laborategian, egoera hori martxan jartzeko eta argiak egindako bidea deskribatzeko gai izan dira zientzialariak. Behatu ahal izan dutenez, iturri zehatz batetik bideratutako argiak norabide jakinetan eta fronte irekietan zabaltzen dira gainazalean zehar.

Argia «bueltan»

CIC Nanoguneko ikertzaile Irene Dolado ingeniariaren hitzetan, «funtsean, aurrenekoz, gai izan gara metagainazal hiperboliko batean uhinek izan ohi duten hedapenari buelta emateko». Gainazal hori eraikitzeko dauden zailtasunak nabarmendu ditu: «Oso eskala txikietan lan egiten dugunez, konplexutasun handiko teknikak erabili behar izan ditugu».

Tamainaren neurria irudikatzeko, naturan ohikoak diren adibidetara jo du adituak: «Inurri batek bost milimetro inguru ditu luzeran. Tamaina hori mila aldiz erdibituz, odoleko globulu gorri baten neurria izango genuke: lau mikra inguru. Globulua bi mila zatitan txikituz gero, molekula txikien tamaina eta DNAren erradioaren tamaina dugu: 2-12 nanometro inguru. Gu eskala horietan ari gara lanean».

Ikerketa hori aurrera eraman ahal izateko, puntako teknologiak baliatu dituzte. Materialak fabrikatzeko, elektroi sorta bidezko litografia izeneko teknika baliatu dute. Kansas Estatuko Unibertsitateak (AEB) helarazitako boro nitrurozko xafletan aurretik diseinatutako irudia grabatzea lortu dute. «Eskultore batek zizela erabiltzen duen modu berean, guk elektroi izpiak erabiltzen ditugu nahi dugun irudia gainazalean txertatzeko», argitu du Doladok.

Horrelako eskaletan lan egitean, doitasuna guztiz premiazkoa da. «Material hauetan bidaiatzen duten polaritoiak energia bereko fotoi uhinak baino ehun aldiz txikiagoak izan daitezke. Horrek esan nahi du, funtsean, argiaren uhin luzera ehun aldiz txikitu dezakegula». Modu sinple batean esanda, polaritoiak elektroien eta fotoien artean dauden partikulak dira. Materiaren eta argiaren arteko partikula hibridoak lirateke, beraz, eta uhin luzera oso txikikoak. Hain ezaugarri bereziak dituzten partikula horiek ezagutzeak polaritonikaren jaiotza ahalbidetu du: fotonikaren eta elektronikaren arteko diziplina bat.

Gainazalean argiak izandakoemaitza ikusi ahal izateko, irudi infragorriko teknika bat baliatu dute. Zehazki s-SNOM Eremu Hurbileko Ekorketa Mikroskopio Optiko bati esker ikusi ahal izan dituzte emaitzak. CIC Nanoguneko Nanooptika taldeko buru Rainer Hillenbrand Ikerbasque ikertzaileak parte hartu zuen mikroskopio berezi horren jatorrizko garapenean.

Erabilitako boro nitruroaren ezaugarriak oso bereziak dira. «Material horrek argi infragorria oso ondo mugatzen du. Gainera, materiala xaflatan moztean, oso geruza meheak lor ditzakegu. Horrela, zenbait nanometroko lodierak eskuratzen ditugu. Gurea 20-25 nanometrokoa da».

Gailu txikiagoak

Material horrek izan ditzakeen garapen praktikoei dagokienez, ikertzaileak uste du aurkikuntzak bidea eman dezakeela gailu optikoak garatzeko; bereziki,seinaleak atzemateko eta prozesatzeko. Tamaina txikiagoko gailuak lor litezkeela pentsatzen du Doladok. Azken helburuaargia konprimatzea dela nabarmendu du. «Gailu optikoetan bereziki, argia konfinatzea funtsezkoa da. Gurea oinarrizko ikerketa izanda ere, argia menderatzea oso erabilgarria izan daiteke. Oraingoz, oso eskala txikian argia norabide batean kontrolatzea lortu dugu».

Laborategi batetik ateratzen den teknologiak etorkizunean izan dezakeen garapena asmatzea zaila bada ere, ikertzaileak argi du sentsore kimikoak hobetzeko baliagarria izan daitekeela. «Batez ere molekula geruza finak atzemateko».

Kasu honetan, fenomenoa laborategian sortzea lortu dute. Hemendik aurrera, baina, ikertzaileek ikusi nahi dute ea naturan bertan antzeko ezaugarriak dituzten materialak lortzeko aukerarik ote dagoen. «Fabrikazioak berezko mugak ditu. Gure kasuan, 20-25 nanometroko lodieraz ari gara, baina naturan agian txikiagoak izan daitezke».