En la Física No Lineal, la realidad no sigue una línea recta: un pequeño cambio puede generar efectos sorprendentes y el resultado final es siempre mucho más que la simple suma de sus partes. En este escenario, el académico de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, Mario Molina Gálvez, ha demostrado que, bajo condiciones específicas, la luz y la energía pueden mostrar comportamientos sorprendentes.
Sus últimos hallazgos, desarrollados en el marco del proyecto Fondecyt Bound states in the continuum and hermitian and non-hermitian disordered lattices, así lo revelan. Al explorar cómo se comportan la luz y la energía en redes complejas -desde circuitos eléctricos hasta materiales artificiales-, el investigador entrega resultados que prometen revolucionar tres pilares de la tecnología.
Atrapar ondas sin barreras
Si lanzamos una piedra en un lago, las ondas se expanden inevitablemente hasta desaparecer. En física tradicional, se asumía que la energía siempre seguía este patrón de dispersión. Sin embargo, el Dr. Molina ha demostrado que es posible crear "islas de energía" donde esta, en lugar de dispersarse, queda confinada en un solo punto.
El secreto radica en la interferencia: el investigador diseñó redes donde las ondas "chocan" de tal manera que se anulan en el exterior, pero se refuerzan en un centro común. Así, la energía queda atrapada por su propia dinámica, sin necesidad de barreras físicas.
El investigador aplicó esto a redes eléctricas bi-inductivas. “Este avance podría permitirnos crear filtros eléctricos ultra precisos capaces de bloquear o permitir el paso de energías específicas con solo ajustar el espaciado entre las componentes de la red”, explica.
El equilibrio perfecto
En la mecánica cuántica convencional, para que un físico pueda medir la energía en un laboratorio, las ecuaciones deben poseer una propiedad matemática llamada Hermeticidad. Durante casi un siglo, se creyó que esta era una condición obligatoria para garantizar que las energías fueran reales y estables. Sin embargo, el Dr. Molina trabaja con sistemas que pierden y ganan energía de manera simultánea y que suelen ser muy inestables. El investigador logró que estas pérdidas y ganancias se balanceen mediante la Simetría PT (Paridad e Inversión Temporal). Es como un balancín donde dos personas compensan sus movimientos con tal precisión que, aunque el sistema está en constante cambio, la energía se mantiene estable y medible. ¿Su impacto? El académico estudió cómo la luz viaja por redes ópticas microscópicas con este balance. “El objetivo es controlar el transporte de luz para sentar las bases de computadores ópticos, capaces de procesar información miles de veces más rápido que los actuales”, dice el académico.
Superar el bloqueo del caos
Normalmente, si un material es desordenado (con sus componentes fuera de lugar), cualquier señal de energía se atrapa en el espacio, un fenómeno conocido como "Localización de Anderson". No obstante, el académico de la Universidad de Chile descubrió que, si el desorden posee una "correlación" o lógica interna, la señal sí encuentra un camino para viajar. Es como intentar cruzar un bosque denso: si de pronto descubrimos que los árboles poseen un sendero oculto, ese orden, aunque pequeño, nos permite transitar a través del sendero. En el laboratorio, esto significa que la energía puede fluir incluso en sistemas que no son estructuralmente perfectos.
Este hallazgo podría permitir que paneles fotovoltaicos y láseres de última generación funcionen mejor, aunque sus materiales no sean perfectos. “Podríamos propagar señales a distancia en ciertos sistemas desordenados, lo que podría servir para optimizar el funcionamiento de láseres aleatorios o mejorar el rendimiento de dispositivos de energías renovables”, concluye el físico de la Universidad de Chile, cuya vasta trayectoria, que incluye más de 144 publicaciones científicas indexadas, lo posiciona en la vanguardia internacional de esta disciplina.
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