Un equipo internacional de científicos de la Universidad de Edimburgo y la Universidad Estatal de Pensilvania ha descubierto un tipo de onda electromagnética previamente desconocida: una onda superficial de tipo Dyakonov-Voigt.

La onda Dyakonov-Voigt es un tipo distintivo de onda de luz que resulta de una manipulación particular de cristales, que se sugirió por primera vez en ecuaciones desarrolladas por el físico James Clerk Maxwell a mediados del siglo XIX.

En 1988, el físico soviético ruso Mikhail Dyakonov predijo una nueva clase de ondas superficiales electromagnéticas, ahora llamadas ondas superficiales de tipo Dyakonov.

A diferencia de otros tipos de ondas superficiales acústicas y electromagnéticas, la existencia de las ondas superficiales de tipo Dyakonov se debe a la diferencia en la simetría de los materiales que forman la interfaz. Dyakonov consideró la interfaz entre un medio transmisor isotrópico y un cristal anisotrópico uniaxial, y demostró que bajo ciertas condiciones deberían existir ondas localizadas en la interfaz.

Ahora, el Dr. Tom Mackay de la Universidad de Edimburgo y sus colegas de la Universidad Estatal de Pensilvania hicieron este descubrimiento al analizar cómo interactúa la luz con ciertos cristales naturales o artificiales.

El descubrimiento

Los investigadores descubrieron que las ondas superficiales de Dyakonov-Voigt se producen en una región específica, conocida como interfaz, donde los cristales se encuentran con otro material, como el aceite o el agua. Estas ondas se pueden producir solo usando ciertos tipos de cristal con propiedades ópticas que dependen de la dirección en la que la luz pasa a través de ellas.

Los científicos identificaron las propiedades únicas de las ondas utilizando modelos matemáticos que incorporaron ecuaciones desarrolladas por el famoso matemático y físico James Clerk Maxwell.

También descubrieron que las ondas superficiales Dyakonov-Voigt disminuyen a medida que se alejan de la interfaz, un proceso llamado decadencia, y viajan únicamente en una sola dirección.

Otros tipos de ondas superficiales decaen más rápidamente y viajan en múltiples direcciones.

Estos fenómenos podrían tener una gama de aplicaciones útiles, como la mejora de los biosensores utilizados para analizar muestras de sangre o desarrollar circuitos de fibra óptica que transfieran datos de manera más eficiente.

“Las ondas superficiales de Dyakonov-Voigt representan un paso adelante en nuestra comprensión de cómo la luz interactúa con materiales complejos y ofrecen oportunidades para una variedad de avances tecnológicos”, dijo el Dr. Mackay.

Crédito de la imagen: Arek Socha

Referencia del documento científico:
Tom G. Mackay et al. 2019. Ondas superficiales de Dyakonov-Voigt. Proceedings of the Royal Society A 475 (2228); doi: 10.1098 / rspa.2019.0317