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Científicos de la USAL producen los pulsos láser más cortos conseguidos hasta la fecha con polarización 'a la carta'

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Actualizado 24/04/2018 14:01:03
Redacción

Este avance ofrece la posibilidad de inspeccionar, controlar y observar los componentes más elementales de la materia y registrar su evolución

Investigadores del Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca (ALF-USAL), en una colaboración internacional con las universidades National Tsing Hua de Taiwán, Colorado y la Escuela de Minas de Colorado (Estados Unidos), han producido los pulsos láser más cortos conseguidos hasta la fecha con polarización 'a la carta'.

Este hito, publicado en la revista Nature Photonics, supone una "nueva generación de herramientas ópticas para el estudio de la simetría de las estructuras moleculares, relevante en la producción de fármacos, entre otras cosas", ha informado el científico de ALF-USAL Carlos Hernández García, a través de la información facilitada a Europa Press por Comunicación USAL.

La radiación láser es una herramienta "muy versátil" utilizada en "múltiples ramas de la ciencia", con aplicaciones en las tecnologías más avanzadas en la sociedad, ha reseñado la Universidad de Salamanca.

Según ha explicado la institución, la regularidad de la luz láser se expresa también en la dirección espacial de las oscilaciones del campo. "Típicamente, un láser emite ondas cuyo campo eléctrico vibra en una sola dirección -polarización lineal-, o bien describiendo hélices en el espacio, en cuyo caso hablamos de polarización circular; el manejo de la polarización de la luz ha dado lugar a importantes aplicaciones bien conocidas como las gafas de sol polarizadas, las pantallas LCD o el cine 3D", ha añadido.

Ahora, la novedad del nuevo trabajo, titulado 'Polarization Control of Isolated High-Harmonic Pulses', consiste en "controlar la polarización de los pulsos láser más breves existentes con duraciones de unas cuantas trillonésimas de segundo, o lo que es lo mismo, unos cuantos attosegundos".

Se trata de "destellos muy breves de luz ultravioleta que nos ofrecen la posibilidad de inspeccionar, controlar y observar los componentes más elementales de la materia y registrar su evolución", aunque esta ocurra "en fracciones de milbillonésimas de segundo", ha continuado Hernández García.

POLARIZACIÓN

Ahora, gracias a ello, los expertos pueden pensar en llevar todas aquellas aplicaciones de la polarización de la luz conocidas al mundo microscópico y ultrarrápido. No obstante, de manera más específica existen hoy en día dos campos en la que estos pulsos pueden ser utilizados "inmediatamente", ha explizado la USAL.

Por un lado, los pulsos de attosegundo con polarización circular habilitan el estudio de los procesos fundamentales que tienen lugar en las moléculas quirales, usadas ampliamente en los fármacos y cuya efectividad depende en "gran medida" de la simetría de su estructura.

Así pues, "se revelan de sumo interés para estudiar estos sistemas que presentan quiralidad, es decir, compuestos químicos idénticos pero que pueden presentarse con una estructura particular o bien la correspondiente a su reflexión por un espejo" y que "desde el punto de vista físico solo se diferencian en cómo interaccionan con luz con distinta polarización", ha añadido la estudiante de doctorado Laura Rego.

Por otro lado, hay ciertos materiales que presentan dicroísmo, lo que supone que sus propiedades dependen de la dirección de polarización de la luz., y como muchos materiales magnéticos son dicroicos y su interacción con pulsos ultracortos están polarizados circularmente, "permitirá conocer y manipular ciertas propiedades como la evolución de su magnetización en el tiempo", ha avanzado el científico de la USAL.

Más allá de esas aplicaciones,"el hecho de poder manipular la polarización de destellos de luz tan breves alberga oportunidades que hoy en día se escapan a nuestra imaginación", ha subrayado en la información aportada.

METODOLOGÍA Y COLABORACIONES

En este trabajo, el equipo del ALF-USAL, formado por Carlos Hernández García, Laura Rego y Luis Plaja, ha colaborado con el equipo de la National Tsing Hua University de Taiwán, liderado por Ming-Chang Chen, y con la University of Colorado and NIST y la Colorado School of Mines (Estados Unidos).

Mientras que la parte experimental se ha desarrollado en los laboratorios de Taiwán, el equipo de la USAL ha liderado la parte teórica. Al respecto, las simulaciones han sido "fundamentales" para confirmar la generación de un pulso aislado, su duración temporal (de unos 300 attosegundos) y para desentrañar "el mecanismo físico que permite controlar de una manera muy precisa la polarización de estos pulsos de luz", ha explicado Hernández.

De esta manera, los modelos teóricos desarrollados han permitido anticipar el estado de polarización de los pulsos que se obtienen en el laboratorio. Estas simulaciones, que abarcan física desde un nivel cuántico a un nivel macroscópico, necesitan de supercomputadores y para ello los investigadores de la USAL han utilizado los recursos de la Fundación del Centro de Supercomputación de Castilla y León (SCAYLE).

El trabajo de investigación realizado por los integrantes del grupo ALF-USAL ha sido financiado gracias a una Beca Leonardo 2017 para Investigadores y Creadores Culturales de la Fundación BBVA y a proyectos de investigación de la Junta de Castilla y León, del Ministerio de Economía y Competitividad y del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte.

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