Cient¨ªficos espa?oles crean un 'desluminador' que absorbe toda la luz

La posibilidad actual de manipular la materia a escala de nan¨®metros -millon¨¦simas de mil¨ªmetro- est¨¢ permitiendo descubrir todo un mundo nuevo de propiedades de los materiales. Por ejemplo, ?puede una l¨¢mina de oro ser del negro m¨¢s oscuro imaginable? La respuesta es s¨ª, como ha descubierto un grupo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas (CSIC). Su trabajo, publicado en la portada de la revista Nature Photonics, va mucho m¨¢s all¨¢ de la mera curiosidad: es la primera vez que se consigue un material que absorbe totalmente luz visible que incide desde cualquier direcci¨®n -para los fans de Harry Potter, el equivalente a un desluminador-. Las aplicaciones son m¨²ltiples.

Hace tiempo que se busca un dispositivo que funcione a escalas microsc¨®picas para eliminar la luz cuando no se necesita, o cuando causa interferencias. Algo as¨ª es importante para la tecnolog¨ªa de componentes microsc¨®picos que usan luz, como los interruptores ¨®pticos. Pero hasta ahora s¨®lo se hab¨ªan conseguido estructuras capaces de absorber luz que incide con una direcci¨®n espec¨ªfica.

El truco para hacer que un material absorba luz procedente de todas direcciones est¨¢ en estructurar su superficie a escala nanom¨¦trica de forma adecuada. De esa estructura depender¨¢ la manera en que el material interaccione con la luz. As¨ª se puede construir, por ejemplo, una trampa de luz, como explica Javier Garc¨ªa de Abajo, del Instituto de ?ptica del CSIC y director del trabajo: "Consideremos una cavidad con un peque?o agujero en la entrada. Cualquier rayo de luz que penetre en la cavidad a trav¨¦s del agujero ser¨¢ reflejado en su interior sucesivas veces hasta que sea absorbido, pues la probabilidad de que vuelva a salir por el mismo agujero por el que entr¨® es muy peque?a. El agujero en esta cavidad se conoce como cuerpo negro".

Lo que han logrado se parece mucho a eso, aunque lo han hecho con una l¨¢mina y no con una cavidad. En una l¨¢mina de oro de menos de una mil¨¦sima de mil¨ªmetro de grosor, los cient¨ªficos hicieron agujeros de unos 500 nan¨®metros (el tama?o de la longitud de onda de la luz visible) de modo que la luz entra en ellos y es totalmente absorbida por el material: "Nuestras superficies de oro poroso atrapan la luz de manera que el brillo met¨¢lico caracter¨ªstico de este metal se convierte en el negro m¨¢s profundo, cualquiera que sea la direcci¨®n desde la que lo observemos", dice Garc¨ªa de Abajo.

El oro al que estamos habituados es dorado y brilla por la forma en que los electrones reaccionan cuando este metal es iluminado; esa reacci¨®n determina el que luz de ciertos colores sea absorbida, mientras que otra, la que el ojo humano ve como color dorado, sea reflejada. Pero en la l¨¢mina de oro nanoestructurada lo que hace que la luz sea absorbida o reflejada no es la organizaci¨®n interna de los ¨¢tomos de oro, sino la propia forma de la superficie del metal a escala nanom¨¦trica. Es un fen¨®meno que se da en la naturaleza: las alas de muchas mariposas, por ejemplo, adquieren su color mediante estructuras nanom¨¦tricas en vez de con pigmentos.

Los detalles de la delgada l¨¢mina de oro sobre la que han trabajado los cient¨ªficos son tan peque?os que s¨®lo se ven al microscopio electr¨®nico, pero la l¨¢mina en s¨ª de oro negro es perfectamente visible a simple vista.

Las aplicaciones de un desluminador son m¨²ltiples, por ejemplo para apantallar luz a escalas microm¨¦tricas. Pero para Garc¨ªa de Abajo lo esencial puede que no sea tanto su capacidad de eliminar la luz, sino el efecto inverso: "Todo lo que absorbe mucho emite mucho, por lo cual nuestro descubrimiento tiene aplicaci¨®n directa a emisores ultraeficientes de luz con dimensiones por debajo de una micra".