Un nanomotor movido por luz con forma de esvástica

 

Einstein demostró que un fotón (partícula elemental de luz) posee tanto energía (E) como momento lineal (p) dados por E = p c, y p = h / λ, donde λ es la longitud de onda del fotón y h es la constante de Planck. Un flujo de fotones (un haz de luz) puede ejercer una fuerza (presión de radiación) sobre un objeto. La pequeñez de la constante de Planck hace que este efecto sea muy pequeño. Las aspas de un molino de viento nanométrico pueden rotar al ser iluminados por luz láser, como han demostrado Xiang Zhang (Universidad de California, Berkeley) y sus colegas. El nanomotor de oro está formado por una cruz gamada cuya geometría maximiza la fuerza que ejerce sobre sus aspas un flujo de fotones a cierta longitud de onda (el nanomotor tiene un radio de 100 nm, un grosor de 30 nm y cada aspa tiene una anchura de 38 nm). Igual que una persona que empuja un columpio, cada fotón impulsa el motor con ritmo y lo hace girar. El par resultante es suficiente para hacer girar un cuadrado de silicio que tiene un volumen 4000 veces mayor que el nanomotor (el objeto que e ve girar en el vídeo de youtube que abre esta entrada). De hecho el nanomotor está emparedado en el cuadrado de silicio, dos láminas con un área de 2’2 × 2’2 µm² (micrómetros cuadrados) y 0’3 µm de grosor.  El motor se mueve lentamente y tarda unos 3’2 segundos en dar una vuelta completa en sentido antihorario (al ser iluminado con luz láser con λ=810 nm) y unos 2 segundos en dar una vuelta en el sentido horario (al ser excitado con luz láser con λ=1700 nm). Los investigadores afirman que el motor podría tener aplicaciones en pequeños dispositivos inalámbricos. El artículo técnico es Ming Liu, Thomas Zentgraf, Yongmin Liu, Guy Bartal, Xiang Zhang, “Light-driven nanoscale plasmonic motors,” Nature Nanotechnology, advance online publication, 4 July 2010.