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La refracción negativa ha cautivado a los investigadores por su potencial para revolucionar la óptica.
Un equipo internacional de físicos ha conseguido por primera vez cambiar la dirección de la refracción de la luz utilizando átomos ordinarios en lugar de utilizar metamateriales fabricados artificialmente, según un comunicado de la Universidad de Lancaster del Reino Unido, que participó en el estudio.
La refracción negativa —un fenómeno en el que la luz se desvía en la dirección opuesta a su comportamiento habitual al pasar a través de distintos medios— ha cautivado a los investigadores por su potencial para revolucionar la óptica.
Los científicos han visto en ella tecnologías como superlentes, capaces de enfocar y captar imágenes más allá del límite de difracción o el surgimiento de dispositivos de camuflaje de objetos.
Qué es la refracción negativa de la luz
La refracción de la luz ocurre cuando esta cambia de dirección al pasar de un medio a otro, por ejemplo, del aire al agua o al vidrio. Debido a este fenómeno, los objetos colocados en un vaso de agua cambian de apariencia y forma para nosotros.
La refracción negativa, por su parte, es un efecto en el que la luz en un medio se distorsiona en la dirección opuesta a la que normalmente se observa en la naturaleza, lo que desafía la comprensión convencional de cómo se comporta la luz en los materiales.
El fenómeno fue demostrado teóricamente hace unos 60 años, pero para implementarlo se utilizaron metamateriales.
Sin embargo, los metamateriales son estructuras complejas y costosas generalmente compuestas a escala nanométrica. Su aplicación práctica en frecuencias ópticas está limitada por numerosos defectos de fabricación y pérdidas significativas de energía luminosa. Además, son costosos de producir.
El nuevo enfoque
El novedoso enfoque consiste en realizar simulaciones detalladas, átomo por átomo, de la luz que se propaga a través de rejillas atómicas, según un estudio publicado en Nature Communications.
En el experimento, los investigadores organizaron átomos en rejillas ópticas periódicas, atrapándolos mediante ondas luminosas estacionarias. Los expertos describieron estas rejillas como “cajas de huevos” hechas de luz.
Su trabajo demostró que la respuesta cooperativa de los átomos puede permitir la refracción negativa, eliminando por completo la necesidad de metamateriales.
“En estos casos, los átomos interactúan entre sí a través del campo de luz, respondiendo colectivamente en lugar de hacerlo de forma independiente. Esto significa que la respuesta de un solo átomo ya no proporciona una guía sencilla del comportamiento de todo el conjunto. En cambio, las interacciones colectivas dan lugar a propiedades ópticas emergentes, como la refracción negativa, que no se puede predecir examinando átomos individuales de forma aislada”, explicó el profesor Janne Ruostekoski, uno de los autores del estudio.
