Científicos españoles crean un 'desluminador' que absorbe toda la luz

La posibilidad actual de manipular la materia a escala de nanómetros -millonésimas de milímetro- está permitiendo descubrir todo un mundo nuevo de propiedades de los materiales. Por ejemplo, ¿puede una lámina de oro ser del negro más oscuro imaginable? La respuesta es sí, como ha descubierto un grupo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Su trabajo, publicado en la portada de la revista Nature Photonics, va mucho más allá de la mera curiosidad: es la primera vez que se consigue un material que absorbe totalmente luz visible que incide desde cualquier dirección -para los fans de Harry Potter, el equivalente a un desluminador-. Las aplicaciones son múltiples.

Hace tiempo que se busca un dispositivo que funcione a escalas microscópicas para eliminar la luz cuando no se necesita, o cuando causa interferencias. Algo así es importante para la tecnología de componentes microscópicos que usan luz, como los interruptores ópticos. Pero hasta ahora sólo se habían conseguido estructuras capaces de absorber luz que incide con una dirección específica.

El truco para hacer que un material absorba luz procedente de todas direcciones está en estructurar su superficie a escala nanométrica de forma adecuada. De esa estructura dependerá la manera en que el material interaccione con la luz. Así se puede construir, por ejemplo, una trampa de luz, como explica Javier García de Abajo, del Instituto de Óptica del CSIC y director del trabajo: "Consideremos una cavidad con un pequeño agujero en la entrada. Cualquier rayo de luz que penetre en la cavidad a través del agujero será reflejado en su interior sucesivas veces hasta que sea absorbido, pues la probabilidad de que vuelva a salir por el mismo agujero por el que entró es muy pequeña. El agujero en esta cavidad se conoce como cuerpo negro".

Lo que han logrado se parece mucho a eso, aunque lo han hecho con una lámina y no con una cavidad. En una lámina de oro de menos de una milésima de milímetro de grosor, los científicos hicieron agujeros de unos 500 nanómetros (el tamaño de la longitud de onda de la luz visible) de modo que la luz entra en ellos y es totalmente absorbida por el material: "Nuestras superficies de oro poroso atrapan la luz de manera que el brillo metálico característico de este metal se convierte en el negro más profundo, cualquiera que sea la dirección desde la que lo observemos", dice García de Abajo.

El oro al que estamos habituados es dorado y brilla por la forma en que los electrones reaccionan cuando este metal es iluminado; esa reacción determina el que luz de ciertos colores sea absorbida, mientras que otra, la que el ojo humano ve como color dorado, sea reflejada. Pero en la lámina de oro nanoestructurada lo que hace que la luz sea absorbida o reflejada no es la organización interna de los átomos de oro, sino la propia forma de la superficie del metal a escala nanométrica. Es un fenómeno que se da en la naturaleza: las alas de muchas mariposas, por ejemplo, adquieren su color mediante estructuras nanométricas en vez de con pigmentos.

Los detalles de la delgada lámina de oro sobre la que han trabajado los científicos son tan pequeños que sólo se ven al microscopio electrónico, pero la lámina en sí de oro negro es perfectamente visible a simple vista.

Las aplicaciones de un desluminador son múltiples, por ejemplo para apantallar luz a escalas micrométricas. Pero para García de Abajo lo esencial puede que no sea tanto su capacidad de eliminar la luz, sino el efecto inverso: "Todo lo que absorbe mucho emite mucho, por lo cual nuestro descubrimiento tiene aplicación directa a emisores ultraeficientes de luz con dimensiones por debajo de una micra".