Los rayos de luz que pueden guiarse hacia formas similares a sacacorchos, llamados vórtices ópticos, se utilizan hoy en día en diversas aplicaciones. Al ampliar los límites de la luz estructurada, los físicos aplicados de Harvard en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS) informaron sobre un nuevo tipo de rayo de vórtice óptico que no solo se retuerce al viajar, sino que también cambia en diferentes partes a diferentes velocidades para crear patrones únicos. El comportamiento de la luz se asemeja a las formas espirales comunes en la naturaleza.
Anne J. Manning, del equipo de divulgación de John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, indicó que los investigadores tomaron elementos de la mecánica clásica para denominar a su vórtice de luz, nunca antes demostrado, «rotatum óptico», para describir cómo cambia gradualmente el par en la forma de espiral de la luz. En física newtoniana, «rotatum» es la tasa de cambio del par en un objeto a lo largo del tiempo.
El rotatum óptico fue creado en el laboratorio de Federico Capasso, profesor Robert L. Wallace de Física Aplicada e investigador principal Vinton Hayes en Ingeniería Eléctrica en SEAS. «Se trata de un nuevo comportamiento de la luz que consiste en un vórtice óptico que se propaga por el espacio y cambia de forma inusual», afirmó Capasso. «Es potencialmente útil para manipular materia diminuta». La investigación fue publicada en Science Advances.
“Ese fue uno de los aspectos más destacados e inesperados de esta investigación”, afirmó el primer autor, Ahmed Dorrah, ex-investigador asociado del laboratorio de Capasso y actual profesor adjunto en la Universidad Tecnológica de Eindhoven. “Esperamos inspirar a otros especialistas en matemáticas aplicadas a profundizar en el estudio de estos patrones de luz y obtener información única sobre su firma universal”.
“Mostramos aún más versatilidad de control y podemos hacerlo de forma continua”, dijo Alfonso Palmieri, estudiante de posgrado en el laboratorio de Capasso y coautor de la investigación.
Entre los posibles usos de este haz de luz tan exótico se incluyen el control de partículas muy pequeñas, como coloides en suspensión, mediante la introducción de un nuevo tipo de fuerza en función del par inusual de la luz. También podría permitir el uso de una pinza óptica precisa para la micromanipulación de objetos pequeños.
Mientras que otros han demostrado la luz que modifica el par mediante láseres de alta intensidad y configuraciones voluminosas, el equipo de Harvard creó la suya con una sola pantalla de cristal líquido y un haz de baja intensidad. Al demostrar que pueden crear un rotatum en un dispositivo integrado y compatible con la industria, la barrera de entrada para que su tecnología se haga realidad es mucho menor que en demostraciones anteriores.
El artículo tiene como coautora a Lisa Li, del Grupo Capasso. La financiación federal para esta investigación provino del programa MURI de la Oficina de Investigación Naval de Estados Unidos, con la subvención n.° N00014-20-1-2450, y de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de Estados Unidos, con la subvención n.° FA9550-22-1-0243.
Cita #
Rotatum of light
Ahmed H. Dorrah, Alfonso Palmieri, Lisa Li, and Federico Capasso Authors Info & Affiliations
Science Advances
11 Apr 2025
Vol 11, Issue 15
DOI: 10.1126/sciadv.adr9092