Investigadores del DFI proponen nueva generación de dispositivos ópticos

La formación de patrones tipo anillo es un fenómeno comúnmente encontrado en la naturaleza, en lugares como el contorno de los ojos de los peces, en los troncos de los árboles, en las colonias de bacterias y en la vegetación. Hasta ahora se pensaba que estas estructuras eran inestables, es decir, perdían su forma con el tiempo. Un equipo de investigadores ha demostrado lo contrario, es decir,  que pueden perdurar en el tiempo.

Buscando nuevos materiales que sean manipulables con la luz, el equipo de investigadores de la Universidad de Chile realizó un experimento con cristales líquidos fotosensibles, que dio como resultado una mayor estabilidad de las estructuras observadas y que podría ser usado en futuros dispositivos ópticos. 

“Nos encantaría poder diseñar moduladores de luz, que permiten generar una imagen con una luz bien definida, la que podría ser controlada a través de un computador o también a través de iris inteligentes, que adaptan la cantidad de luz que llega a la cámara o dispositivo de medición, tal como lo hace el ojo humano, entre otras posibles aplicaciones”, explica Lucciano Letelier, estudiante del programa de Magíster en ciencias mención Física de la Universidad de Chile, y quién parte del Instituto Milenio de Investigación en Óptica (MIRO).

En el experimento se observaron patrones de anillos concéntricos y, posteriormente, se modeló matemáticamente el sistema para comprender cómo se estabilizan las estructuras. “Los resultados obtenidos indican que la curvatura, la biestabilidad y una longitud característica del sistema son los ingredientes claves para estabilizar estas estructuras de cristales líquidos dopados”, añade Letelier.

Para lograr lo anterior, el grupo utilizó dos láseres uno verde y otro azul, los que atravesaron el cristal líquido dopado con moléculas fotosensibles, observando la formación de anillos concéntricos, ahí la luz cambió la forma original de la molécula de dopante, lo que terminó entregando estabilidad. 

Qué viene

Este trabajo abre el camino hacia nuevas tecnologías como por ejemplo configurar nuevas mezclas de cristales líquidos con diversas moléculas fotosensibles.

El equipo de investigación, donde también trabaja Marcel Clerc, académico del DFI, desarrolló esta investigación durante un año, donde el académico diseñó la investigación, realizó simulaciones numéricas y escribió el manuscrito; Letelier realizó el estudio experimental, Sebastián Echeverría (estudiante del programa de Doctorado en Física de la Universidad de Chile y estudiante asociado del MIRO) realizó simulaciones numéricas; y Camilo Nuñez (estudiante de licenciatura en ciencias mención Física de la Universidad de Chile), realizó estudios teóricos.

La investigación apareció publicada en la última edición de la revista científica Physical Review Research con el título “Concentric ring patterns beyond Turing instability” (Patrones de anillos concéntricos más allá de la inestabilidad de Turing).