Nuevo dispositivo a nanoescala de Caltech revoluciona la luz óptica para comunicaciones inalámbricas avanzadas

MadridIngenieros de Caltech han desarrollado un nuevo dispositivo de metasuperficie. Este pequeño aparato puede controlar y modificar la frecuencia de la luz. Podría abrir camino a canales de comunicación inalámbrica más rápidos y con mayor ancho de banda que el Wi-Fi actual.

Puntos Clave:

• Las metasuperficies son láminas diminutas diseñadas para manipular la luz.
• Estos dispositivos pueden dirigir la luz óptica para crear múltiples canales en diferentes frecuencias.
• Esta nueva tecnología utiliza una antena a nanoescala y ajustable eléctricamente.
• Las posibles aplicaciones incluyen comunicaciones de alta velocidad y misiones espaciales.

Wi-Fi tiene un ancho de banda limitado debido a que utiliza frecuencias de radio. En cambio, las frecuencias ópticas disponen de mucho más ancho de banda. Sin embargo, los métodos tradicionales tienen dificultades para manejar la luz a estas frecuencias más altas. El dispositivo de Caltech resuelve este problema y funciona eficazmente a 1,530 nanómetros, las mismas frecuencias ópticas usadas en telecomunicaciones.

Las lentes de las cámaras suelen ser grandes y pesadas. En cambio, las metasuperficies son delgadas y están compuestas por diminutas antenas. Estas antenas pueden modificar el comportamiento de la luz, como doblarla o reflejarla.

Los dispositivos de metassuperficie anteriores no podían modificarse una vez construidos. No obstante, el nuevo dispositivo se puede ajustar aplicando diferentes voltajes a sus antenas, lo que lo hace más flexible y versátil.

El dispositivo utiliza una capa de óxido de indio y estaño debajo de las antenas para ser flexible. Al ajustar el voltaje, cambia la densidad de electrones en esta capa, lo que modifica el índice de refracción de cada antena. Como resultado, el dispositivo puede dirigir la luz reflejada en diferentes ángulos y frecuencias en tiempo real.

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Esta tecnología permite que un solo láser genere varias frecuencias nuevas. Cada una de estas frecuencias puede ser utilizada para comunicaciones rápidas. La capacidad de controlar la dirección y la frecuencia de la luz se conoce como la característica de "espacio-tiempo" de esta metasuperficie.

Las metasuperficies tienen muchos usos potenciales fascinantes. Podrían mejorar la imagen 3D en LiDAR y aumentar la calidad de la comunicación inalámbrica en lugares concurridos como las cafeterías. También podrían ser útiles para transmitir grandes cantidades de datos durante misiones espaciales, ya que la luz puede transportar más datos que las ondas de radio.

El equipo de investigación, que incluye a los estudiantes de posgrado Prachi Thureja y Jared Sisler del grupo de Atwater, publicó sus hallazgos en Nature Nanotechnology. Su investigación recibió apoyo de becas otorgadas por organizaciones como la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y DARPA.

El objetivo principal es diseñar una metasuperficie universal. Este dispositivo podría crear varios canales ópticos, cada uno transmitiendo distintos datos y enviando información en diversas direcciones. Su implementación revolucionaría el uso de la comunicación inalámbrica.

Instituciones como el JPL están colaborando con nosotros. Están investigando el uso de frecuencias ópticas para misiones espaciales, demostrando la utilidad de esta tecnología.

Este avance en metasuperficies promete un futuro prometedor para la comunicación inalámbrica y la transferencia de datos.