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El descubrimiento de que el cristal sensible de trisulfuro de arsénico puede ser moldeado permanentemente por láseres comunes permite la creación de dispositivos ópticos avanzados de bajo costo.
Investigadores del Centro de Investigación de Tecnologías Emergentes XPANCEO lograron esculpir un retrato microscópico de Albert Einstein en un cristal sensible utilizando solo haces de luz.
El estudio, realizado en colaboración con el ganador del Premio Nobel Konstantin Novoselov, utiliza el trisulfuro de arsénico ($As_{2}S_{3}$), un semiconductor cristalino de van der Waals. Esta innovación permite la creación de patrones ópticos ultrafinos sin la necesidad de herramientas de fabricación costosas o salas limpias de alta tecnología.
El avance se basa en la fotorrefractividad, una propiedad que permite a la luz alterar permanentemente el índice de refracción del material. Al ser expuesto a luz ultravioleta de baja intensidad, el cristal sensible presentó un cambio excepcional en su capacidad de doblar la luz, superando materiales tradicionalmente utilizados en la industria.
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Este fenómeno posibilita que funciones ópticas complejas sean escritas directamente en el cristal, simplificando procesos que antes requerían múltiples etapas mecánicas.
Escultura a escala nanométrica y seguridad
Para demostrar la precisión de la técnica, el equipo utilizó un láser de onda continua para grabar la imagen monocromática de Einstein con un espaciado de solo 700 nanómetros entre los puntos. Experimentos adicionales confirmaron que el cristal sensible soporta resoluciones aún mayores, alcanzando alrededor de 50,000 puntos por pulgada.
Debido a las alteraciones inducidas por la luz, los patrones resultantes poseen un fuerte contraste óptico, lo que los hace fácilmente detectables por métodos de lectura específicos.
Estas grabaciones de alta densidad pueden actuar como firmas ópticas exclusivas, funcionando como «huellas digitales» difíciles de replicar. La aplicación es prometedora para el sector de seguridad, especialmente en la lucha contra la falsificación y en la trazabilidad de productos de alto valor. Como los patrones permanecen incrustados de forma permanente en el material transparente, ofrecen una capa de protección física y digital integrada directamente al componente.
Expansión física y el futuro de la fotónica
Además de los cambios en el índice de refracción, el material sufre una expansión física de hasta el 5% cuando se expone a la luz. Esta característica permite que los científicos moldeen estructuras tridimensionales, como microlentes y rejillas de difracción, directamente en la superficie del cristal sensible.
Estos componentes son fundamentales para el desarrollo de guías de onda con amplio campo de visión, esenciales en dispositivos de realidad aumentada y lentes de contacto inteligentes.
El uso de este cristal sensible representa un paso significativo para la creación de circuitos fotónicos y sensores en nanoescala que operan basados en luz, en lugar de electricidad. Valentyn Volkov, director de tecnología de XPANCEO, destaca que la identificación de cristales naturales con esta sensibilidad proporciona los bloques de construcción para una nueva generación de tecnología.
El método elimina barreras de costo y complejidad, permitiendo que dispositivos sofisticados sean fabricados de manera más accesible y eficiente.
Con información Sciencedaily
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