Alquimia geométrica para crear luz superficial

En condiciones normales, la luz viaja por las tres dimensiones del espacio y no se la confina (atrapa) con facilidad. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, la luz puede viajar por las superficies metálicas sin alejarse de ellas. Esta luz superficial recibe el nombre técnico de plasmón superficial. Desde hace unos diez años existe un interés mundial en estos plasmones e incluso ha surgido una nueva rama de investigación dentro de la Óptica llamada Plasmónica, basada en las propiedades fascinantes de estas ondas. Estos plasmones, por ejemplo, podrían ser ingredientes básicos en futuros circuitos fotónicos  (transmiten la información en forma de luz) en los que la luz podría reemplazar a los electrones en el envío de información dentro de un chip o como sensores moleculares que pudieran detectar la presencia de ciertas moléculas en una muestra.

Una de las limitaciones de estos plasmones superficiales es que sólo aparecen para un cierto rango de frecuencias, dentro del rango visible del espectro de luz (longitudes de onda entre 0.3 micras y 0.8 micras, 1 micra son 0.001 milímetros). Para frecuencias más bajas (microondas, terahercios, etc...) estos plasmones superficiales no existen. La idea que se publicó en 2004 en Science fue hacer una especie de alquimia superficial para crear los análogos de los plasmones a frecuencias más bajas. Si a una superficie metálica se le perfora con un conjunto de agujeros, se consigue que pueda fluir luz superficial en cualquier rango de frecuencias.

Lo que se ha realizado en el artículo publicado en Nature Photonics el domingo 3 Febrero de 2008 es verificar experimentalmente esta idea en el rango de terahercios (la longitud de onda utilizada ha sido de 200 micras). Este rango de frecuencias es muy interesante porque la respuesta óptica (re-emisión de luz que emerge de una molécula cuando se hace incidir un haz de luz sobre ella) de la mayoría de las moléculas biológicas se encuentra en este rango. Basados en esta luz superficial se podrían fabricar sensores para material biológico que pudieran, por ejemplo, detectar ``opticamente’’ tumores cancerosos minúsculos, de dimensiones del tamaño de la longitud de onda usada (0.2-1mm).

Este trabajo ha sido fruto de una colaboración entre un grupo experimental de la Universidad de Bath y del Imperial College de Londres, nuestro grupo teórico de la UAM (Antonio Fernández Domínguez y Francisco José García Vidal) y Luis Martín Moreno de la Universidad de Zaragoza.