Vórtices ópticos en materia condensada, el novedoso campo desarrollado por físicos del CONICET

Durante los últimos doce años, investigadores del CONICET exploraron un nuevo campo de la física teórica que consiste en la interacción de los vórtices ópticos y los sistemas de materia condensada. Su propuesta tuvo una rápida evolución y empezó a ser explorada a través de experimentos y aplicaciones que demuestran que podría ser clave para mejorar las telecomunicaciones, la electrónica y las ciencias de los materiales.

La revista más prestigiosa a nivel mundial en el campo de la física, Reviews of Modern Physics, publicó recientemente un artículo que repasa los avances logrados en el campo y las perspectivas para el futuro. Los autores son Guillermo Federico Quinteiro Rosen, investigador del CONICET en el Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica (IMIT, CONICET – UNNE); Pablo Ignacio Tamborenea, investigador del CONICET en el  Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA, CONICET – UBA) y Tilmann Kuhn, del Instituto de Teoría del Estado Sólido de la Universidad de Münster, en Alemania.

Los vórtices son fenómenos que pueden aparecer frecuentemente en la naturaleza. Algunos de los ejemplos más conocidos son los remolinos que se forman por la energía del agua -ya sea en un río o en el desagüe de la pileta de cocina- o del viento, en lo que sería el centro o el ojo de un huracán.

Cuando se estudia la luz en física, generalmente se hace referencia a ondas planas, que son uniformes y que no se “arremolinan” alrededor de un centro. Sin embargo, la teoría y los experimentos muestran que la energía de la luz también puede girar alrededor de un punto en el que las cantidades se vuelven cero.

“Los vórtices ópticos fueron ampliamente estudiados en otras disciplinas, como la óptica, y nosotros trajimos esta idea al campo de  la materia condensada, específicamente al estudio de la interacción con sólidos. Es un subcampo fascinante y está logrando una evolución muy rápida”, destaca Quinteiro Rosen.

En el artículo publicado se repasan los distintos trabajos que realizaron los investigadores del CONICET desde 2009, que despertaron el interés de otros grupos de estudio que advirtieron el enorme potencial que podrían tener estas teorías. Si bien se trata de un campo nuevo y aún son pocos los físicos que están desarrollando experimentos o aplicaciones a partir de esta teoría, los primeros resultados son prometedores.

Uno de los campos en los que podrían obtenerse importantes avances es el de las telecomunicaciones. “Ha habido intentos de mejorar la velocidad de la transmisión de datos usando vórtices ópticos. Esto tiene un enorme potencial para entidades financieras o militares, pero también para todo tipo de telecomunicaciones porque podrán ser cada vez más veloces y seguras”, señala el primer autor del artículo.

En lo que se refiere a la electrónica, esta teoría podría ser útil para controlar la propiedad de spin del electrón, un recurso que está siendo estudiado para aumentar la capacidad y velocidad de los procesadores que componen los distintos dispositivos que utilizamos cotidianamente, como las computadoras y los celulares.

Otro de los campos con posibles aplicaciones es el de la ciencia de los materiales. “Hay trabajos que muestran que ciertos procesos de ablación en metales con vórtices ópticos son más precisos que los que se realizan con un laser normal, en los que la luz se asemeja a una onda plana”, repasa Quinteiro Rosen.

Ciencia básica de Argentina para el mundo

En la historia de la física argentina, pocos autores han logrado publicar sus investigaciones en Reviews of Modern Physics, una revista que se especializa en artículos de revisión que tienen una amplia extensión y estrictos criterios de aprobación. “Este trabajo nos permite aumentar nuestra visibilidad y demostrar que desde Argentina podemos producir ciencia de primer nivel y posicionarnos ante el mundo para seguir consolidando el crecimiento de nuestras líneas de estudio”, concluye Quinteiro Rosen, quien desde 2018 se radicó en Corrientes y desarrolla su carrera como investigador del CONICET desde el IMIT, después de haberse formado en distintas universidades de Estados Unidos, Alemania y Canadá.