Un grup d'investigadors xinesos ha inventat un nou cristall òptic ultra prim d'eficiència energètica utilitzant una nova teoria que posa les bases de la tecnologia làser de nova generació.
El nitrur de bor retorçat desenvolupat per l'equip té un gruix de micròmetres, cosa que el converteix en el cristall òptic més prim del món, va dir recentment a Xinhua el professor Wang Enge de l'Escola de Física de la Universitat de Pequín. En comparació amb els cristalls convencionals del mateix gruix, la seva eficiència energètica ha augmentat entre 100 i 10 000 vegades.
Wang, un acadèmic de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, va dir que els resultats són una innovació original en la teoria xinesa dels cristalls òptics i obren un nou camp de fabricació de cristalls òptics a partir de materials de pel·lícula fina bidimensional d'elements lleugers.
Els resultats de la investigació es van publicar recentment a la revista Physical Review Letters.
El làser és una de les tecnologies fonamentals de la societat de la informació. Els cristalls òptics poden realitzar funcions com ara la conversió de freqüència, l'amplificació paramètrica i la modulació del senyal, i són components clau dels dispositius làser.
En els últims 60 anys, la investigació i el desenvolupament de cristalls òptics s'han guiat principalment per dues teories de concordança de fase proposades per científics nord-americans.
Tanmateix, a causa de les limitacions dels models teòrics tradicionals i dels sistemes de materials, els cristalls existents són difícils de complir els requisits de miniaturització, alta integració i funcionalització dels dispositius làser per al desenvolupament futur. El desenvolupament de la tecnologia làser de nova generació requereix avenços en la teoria i els materials del cristall òptic.
Wang Engo i el professor Liu Kaihui, director de l'Institut de Física de Matèria Condensada i Materials, Escola de Física de la Universitat de Pequín, van dirigir un equip per desenvolupar una teoria de concordança de la tercera fase basada en sistemes de materials d'elements lleugers: la teoria de concordança de fases retorçades.
"Els làsers produïts per cristalls òptics es poden veure com a columnes individuals de marxa. El mecanisme de torsió pot fer que la direcció i el ritme de cada individu estiguin molt coordinats, millorant enormement l'eficiència de conversió d'energia del làser", explica Liu, que també és subdirector. de l'Institut d'Intersecció de Materials Quàntics d'Elements Llums al Centre Nacional Integrat de Ciència Huairou a Pequín.
Va dir que la investigació obre modes de disseny i sistemes de materials completament nous, realitzant tota una cadena d'innovacions originals, des de la teoria òptica bàsica fins a la ciència i la tecnologia dels materials.
"El gruix dels cristalls de TBN oscil·la entre 1 i 10 micròmetres. La majoria dels cristalls òptics que coneixíem abans tenien gruixos a nivell d'un mil·límetre o fins i tot centímetres", va afegir Liu.
Actualment, la tecnologia de producció de TBN s'està patentant als EUA, el Regne Unit, el Japó i altres països. L'equip ha produït prototips de làsers TBN i està treballant amb empreses per desenvolupar tecnologia làser de nova generació.
"Els cristalls òptics són la pedra angular del desenvolupament de la tecnologia làser, i el futur de la tecnologia làser està determinat per la teoria del disseny i la tecnologia de producció de cristalls òptics", va dir Wang.
Amb la seva mida ultrafina, el seu excel·lent potencial d'integració i les noves funcions, s'espera que els cristalls TBN realitzin nous avenços en l'aplicació en el futur en camps com les fonts de llum quàntica, els xips fotònics i la intel·ligència artificial.
