Científicos han logrado generar y detectar pulsos de luz ultravioleta UV-C ultrarrápidos, con una duración inferior a un billonésimo de segundo, utilizando materiales atómicamente delgados. Esta innovación, destacada en un reciente informe de ScienceDaily, abre un camino prometedor para transformar las comunicaciones inalámbricas y la imagen de alta resolución.
La tecnología fotónica que opera en el rango UV-C (100-280 nm) es crucial en campos como la microscopía de superresolución y las comunicaciones ópticas. Su capacidad de dispersarse fuertemente en la atmósfera permite la transmisión de datos sin línea de visión, superando obstáculos. Este avance es clave para la próxima generación de tecnologías.
A pesar de su potencial, el desarrollo de componentes prácticos para la luz UV-C ha sido limitado. Un equipo de investigadores ha abordado este desafío, combinando una fuente láser UV-C ultrarrápida con detectores de semiconductores bidimensionales (2DSEM) para superar las barreras existentes.
Innovación en generación y detección de luz UV-C
El estudio, publicado en Light: Science & Applications, describe una plataforma que genera pulsos UV-C de femtosegundos. Liderado por la profesora Amalia Patané de la Universidad de Nottingham y el profesor John W. G. Tisch del Imperial College London, el equipo empleó procesos no lineales de segundo orden para crear estos pulsos eficientemente.
La detección de estos pulsos ultracortos se realiza a temperatura ambiente con fotodetectores basados en seleniuro de galio (GaSe) y su capa de óxido (Ga2O3), materiales 2DSEM. Es fundamental que todos los componentes sean compatibles con técnicas de fabricación escalables, lo que facilita su aplicación industrial más allá del laboratorio.
Para demostrar la viabilidad, los investigadores montaron un sistema de comunicación en espacio libre. La información fue codificada por la fuente-transmisor y decodificada exitosamente por el sensor semiconductor 2D, actuando como receptor. Este logro subraya el potencial para sistemas de comunicación robustos.
Impacto y escalabilidad en tecnologías futuras
La profesora Patané destaca la respuesta fotoeléctrica inesperada de los nuevos sensores, que es lineal a superlineal con la energía del pulso. Esta propiedad es altamente deseable y sienta las bases para fotónicas basadas en UV-C que operen en escalas de femtosegundos con un amplio rango de energías y tasas de repetición.
Ben Dewes, estudiante de doctorado en Nottingham, señala que la detección de radiación UV-C con materiales 2D está en sus primeras etapas. La capacidad de detectar pulsos ultracortos y la integración de generación y detección en espacio libre, allana el camino para el desarrollo de componentes fotónicos UV-C.
El profesor Tisch enfatiza la eficiencia en la generación láser, un hito significativo que permite la optimización y escalado del sistema hacia una fuente UV-C compacta. Tim Klee, de Imperial, añade que una fuente UV-C compacta y eficiente beneficiará a la comunidad científica e industrial en general.
La capacidad de generar y detectar pulsos de luz UV-C en femtosegundos promete avances significativos. Desde comunicaciones más seguras que operan sin línea de visión hasta herramientas de imagen médica y científica de precisión sin precedentes, esta innovación podría redefinir los límites de la tecnología fotónica en la próxima década.
