{"id":114400,"date":"2013-04-16T14:15:13","date_gmt":"2013-04-16T17:15:13","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=114400"},"modified":"2017-03-07T15:40:28","modified_gmt":"2017-03-07T18:40:28","slug":"en-sintonia-con-la-luz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/en-sintonia-con-la-luz\/","title":{"rendered":"En sinton\u00eda con la luz"},"content":{"rendered":"
\"Dibujo

Mian Zhang\/ Cornell Nanophotonics Group\u2002reproducci\u00f3n de un dibujo de Horologium oscillatorium, 1673 de Christiaan Huygens<\/span>Dibujo extra\u00eddo del libro Horologium oscillatorim, de 1673, en el que Christiaan Huygens describe el movimiento pendular, tambi\u00e9n observado en los bordes de los osciladores microsc\u00f3picosMian Zhang\/ Cornell Nanophotonics Group\u2002reproducci\u00f3n de un dibujo de Horologium oscillatorium, 1673 de Christiaan Huygens<\/span><\/p><\/div>\n

Al colgar en una misma tabla de madera dos relojes de p\u00e9ndulo, uno junto al otro, el famoso cient\u00edfico holand\u00e9s Christiaan Huygens repar\u00f3, en 1665, que los mismos tend\u00edan r\u00e1pidamente a marcar al un\u00edsono, aunque sus p\u00e9ndulos, inicialmente, se balancearan asincr\u00f3nicamente. Este experimento hoy mismo sorprende (busque synchronization<\/em> en el sitio web<\/em> de YouTube y observar\u00e1 varias demostraciones curiosas de ese fen\u00f3meno), si bien ya no hay misterio alguno al respecto de c\u00f3mo ocurre la sincronizaci\u00f3n espont\u00e1nea de los relojes. Actualmente, los f\u00edsicos logran calcular muy bien c\u00f3mo interact\u00faan los relojes mediante las vibraciones mec\u00e1nicas intercambiadas a trav\u00e9s de la tabla que acaban por forzar que ambos oscilen de la misma manera.<\/p>\n

Casi 350 a\u00f1os despu\u00e9s, el experimento de Huygens acaba de ser reproducido en el mundo microsc\u00f3pico, utilizando, en lugar de los p\u00e9ndulos, dos osciladores tallados en un microchip de silicio. Cada oscilador tiene 40 mil\u00e9simas de mil\u00edmetro de di\u00e1metro, o 40 mil nan\u00f3metros. Son tan peque\u00f1os y flexibles que vibran balanceados por la tenue fuerza aportada por la luz de un haz de l\u00e1ser con una potencia mil veces menor que la de un puntero de l\u00e1ser com\u00fan. Y lo que es m\u00e1s sorprendente, la propia luz intercambiada entre los osciladores cumple el rol de la placa de madera, sincronizando sus vibraciones.<\/p>\n

Esa haza\u00f1a forma parte del trabajo de un equipo de investigadores de la Universidad Cornell, Estados Unidos, liderado por la f\u00edsica estadounidense Michal Lipson, que cont\u00f3 con la participaci\u00f3n del brasile\u00f1o Gustavo Wiederhecker, quien desde 2011 es profesor en el Instituto de F\u00edsica de la Universidad de Campinas (Unicamp). Otros grupos ya hab\u00edan construido microosciladores sincronizados por peque\u00f1as conexiones mec\u00e1nicas. \u201cFuimos los primeros en mostrar que es posible inducir sincronismo utilizando tan s\u00f3lo luz\u201d, dice Wiederhecker. \u201cTen\u00edamos una idea de lo que podr\u00eda hacerse, pero no era obvio que fuera posible\u201d.<\/p>\n

M\u00e1s que una mera curiosidad, la demostraci\u00f3n presentada como art\u00edculo de tapa en la revista Physical Review Letters<\/em> del 5 de diciembre pasado sugiere que los denominados microosciladores optomec\u00e1nicos pueden formar la base de una nueva tecnolog\u00eda port\u00e1til para medir el tiempo con extrema precisi\u00f3n, necesaria para que las computadoras, los celulares y los sistemas de navegaci\u00f3n funcionen correctamente.<\/p>\n

En general, esos dispositivos port\u00e1tiles utilizan como relojes internos la vibraci\u00f3n regular de peque\u00f1os cristales de cuarzo, impulsados y sincronizados mediante se\u00f1ales el\u00e9ctricas. Su precisi\u00f3n es buena, pero la industria microelectr\u00f3nica siempre est\u00e1 buscando alternativas, puesto que los cristales deben fabricarse en forma separada de los microchips de silicio para despu\u00e9s soldarse en ellos, lo que eleva el costo de producci\u00f3n. En tanto, los microosciladores desarrollados por el equipo de Lipson, construidos con nitrato de silicio, podr\u00edan manufacturarse junto con el resto de la estructura interna de los microchips, sin costo adicional. \u201cCualquier f\u00e1brica en el mundo ser\u00eda capaz de ejecutar el proyecto\u201d, sostiene Wiederhecker.<\/p>\n

La investigaci\u00f3n comenz\u00f3 en 2008, cuando, interesado en investigar c\u00f3mo podr\u00eda utilizarse la luz para impulsar las partes de un mecanismo microsc\u00f3pico en un chip de silicio, Wiederhecker inici\u00f3 su posdoctorado en Cornell, bajo la supervisi\u00f3n de Lipson. Para 2009, el f\u00edsico brasile\u00f1o firmaba como primer autor un art\u00edculo en la revista Nature<\/em>, revelando, por vez primera, que era posible fabricar una microestructura que vibrase regularmente al ser activada por la energ\u00eda lum\u00ednica en una longitud de onda espec\u00edfica. En 2011 el equipo registr\u00f3 la patente de un filtro basado en ese dispositivo, capaz de discriminar se\u00f1ales lum\u00ednicas de telecomunicaciones enviadas por fibra \u00f3ptica en varias longitudes de onda.<\/p>\n

Pulsos sincr\u00f3nicos<\/strong>
\nEn el trabajo m\u00e1s reciente, los investigadores desarrollaron osciladores dobles. Cada uno de ellos est\u00e1 formado por un par de discos superpuestos, separados por 0,2 millon\u00e9simas de mil\u00edmetro \u2013200 nan\u00f3metros\u2013 (vea la infograf\u00eda<\/a><\/em>). Los discos vibran cuando un haz de luz l\u00e1ser con intensidad constante env\u00eda continuamente una luz con la longitud de onda adecuada para entrar en el espacio existente entre los discos. Cuando eso ocurre, las part\u00edculas de luz se mueven alrededor del borde de los discos y ejercen presi\u00f3n contra sus paredes, haci\u00e9ndolas separarse. Con la expansi\u00f3n del espacio existente entre los discos, la luz escapa y los bordes de los discos regresan a su posici\u00f3n original. Entonces la luz proveniente del l\u00e1ser ingresa en el espacio y el ciclo recomienza. El resultado es un par de discos que oscilan con una frecuencia constante que emite una se\u00f1al lum\u00ednica que pulsa en la misma frecuencia.<\/p>\n

Los f\u00edsicos descubrieron que, dispuestos uno al lado de otro, dos de esos osciladores podr\u00edan, en ciertas condiciones, interactuar por medio de esos pulsos de luz. Con la frecuencia vibratoria correcta, el destello emitido por un oscilador puede acabar ingresando en el espacio existente entre los discos del oscilador vecino. \u201cEse destello luminoso obliga al par de discos de la derecha a vibrar en la frecuencia del par de discos de la izquierda y viceversa\u201d, explica Wiederhecker. \u201cEventualmente, ellos se unifican y vibran en sincron\u00eda, en una misma frecuencia intermedia\u201d.<\/p>\n

Wiederhecker construy\u00f3 la primera versi\u00f3n del par de microosciladores en 2010. Luego, el f\u00edsico Mian Zhang, del grupo de Lipson, desarroll\u00f3 una t\u00e9cnica para conectar y desconectar la interacci\u00f3n entre osciladores, tambi\u00e9n mediante un haz de l\u00e1ser.<\/p>\n

\"048-049_Oscilador_204\"<\/a>En opini\u00f3n de Paulo Nussenzveig, experto en \u00f3ptica cu\u00e1ntica de la Universidad de S\u00e3o Paulo, la ventaja de la sincronizaci\u00f3n por la luz reside en que permitir\u00eda la interacci\u00f3n entre una red de microosciladores tan distantes unos de otros como se desee, por medio de fibra \u00f3ptica. \u201cAprecio mucho la calidad y la creatividad de ese trabajo\u201d, dice.<\/p>\n

Con un proyecto Joven Investigador de la FAPESP recientemente aprobado, Wiederhecker espera que su laboratorio de la Unicamp cuente con las condiciones para, el a\u00f1o pr\u00f3ximo, realizar \u00e9sos y otros experimentos con dispositivos optomec\u00e1nicos. Junto con el f\u00edsico Thiago Alegre, su colega en la Unicamp, est\u00e1n interesados fundamentalmente en investigar lo que sucede cuando se enfr\u00eda a los osciladores a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,16 grados Celsius) y las extra\u00f1as leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica pasan a controlar su din\u00e1mica. \u201c\u00bfQu\u00e9 significa sincronizar objetos en el mundo cu\u00e1ntico?\u201d, inquiere Wiederhecker. \u201cEso es algo que reci\u00e9n comenzamos a explorar\u201d.<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/em>
\nZHANG, M. et al<\/em>. Synchronization of micromechanical oscillators using light<\/a>. Physical Review Letters.<\/b> v. 109, p. 233.906-10. 5 dic. 2012.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"F\u00edsicos usan l\u00e1ser para sincronizar osciladores microsc\u00f3picos","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[57],"coauthors":[103],"class_list":["post-114400","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-optica"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/114400","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=114400"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/114400\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=114400"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=114400"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=114400"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=114400"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}