Primer láser topológico.

B. Bahari, A. Ndao, F. Vallini, A. El Amili, Y. Fainman, y B. Kanté, «Nonreciprocal lasing in topological cavities of arbitrary geometries», Science, oct. 2017.

Un grupo de  investigadores de Estados Unidos ha desarrollado un nuevo tipo de láser en el que la luz serpentea alrededor de una cavidad de cualquier forma sin dispersarse. Afirman que su «láser topológico» funciona en longitudes de onda de telecomunicación y podría permitir una mejor miniaturización de la fotónica de silicio o incluso proteger la información cuántica de la dispersión.

Un aislante topológico es un material con simetría de inversión del tiempo y orden topológico no trivial, se comporta como un aislante en su interior, pero cuya superficie contiene estados dirigidos, lo que significa que los electrones solo pueden moverse a lo largo de la superficie del material. Aunque los aislantes de banda ordinarios también pueden apoyar a los estados de superficie conductivos, los estados de superficie de aislantes topológicos son especiales ya que son simetría protegida por conservación del número de partículas y la simetría de inversión del tiempo.
«La interacción de los fotones con el campo magnético está mediada por el material«, explica Boubacar Kanté, físico aplicado de la Universidad de California en San Diego. Esa es la teoría  y funciona bien en frecuencias bajas.

Abstract: 
Resonant cavities are essential building blocks governing many wave based phenomena, and, their geometry together with reciprocity, fundamentally limit the integration of optical devices. We report, at telecommunication wavelengths, geometry-independent and integrated nonreciprocal topological cavities that couple stimulated emission from one-way photonic edge states to a selected waveguide output with an isolation ratio in excess of 10 dB. Nonreciprocity originates from unidirectional edge states at the boundary between photonic structures with distinct topological invariants. Our experimental demonstration of lasing from topological cavities provides the opportunity to develop complex topological circuitry of arbitrary geometries for the integrated and robust generation and transport of photons in classical and quantum regimes.

Materiales que se vuelven más duros cuando los giras.

Combinando propiedades de algunos cristales, investigadores del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) han descubierto que los materiales polares pueden hacerse más o menos resistentes a las hendiduras cuando se ponen al revés o se les aplica un voltaje que invierte su polarización, todo un avance en el campo de los materiales mecánicos inteligentes.

El Grupo de Nanofísica de Oxidos del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), liderado por el profesor ICREA Gustau Catalán, ha publicado recientemente en Advanced Materials los últimos descubrimientos de su línea de investigación sobre flexoelectricidad, una propiedad que permite generar energía eléctrica doblando un material, o al revés, hacer que este se doble aplicando un voltaje.

Ferroelectrics as Smart Mechanical Materials - Cordero‐Edwards - 2017 - Advanced Materials - Wiley Online Library

 

 

 

Kumara Cordero-Edwards, Neus Domingo, Amir Abdollahi, Jordi Sort, Gustau Catalan. «Ferroelectrics as Smart Mechanical Materials«. Advanced Materials, 2017. DOI: 10.1002/adma.201702210.

 

El artículo muestra cómo la resistencia a hendiduras de los cristales polares puede ser manipulada de tal manera que sea más fácil o más difícil dejar una marca desde una dirección determinada. Esto sucede porque, en estos materiales (llamados piezoeléctricos), las hendiduras generan electricidad. Parte de la polarización eléctrica se debe a la deformación, fenómeno conocido como piezoelectricidad. Pero también se genera electricidad debido al gradiente de deformación, a la flexoelectricidad. Si las dos polarizaciones (piezoeléctrica y flexoeléctrica) son paralelas, la polarización total será muy fuerte.

Eso conlleva un mayor coste energético, y por tanto, más dificultad para dejar una marca. Pero si damos la vuelta al material, el eje piezoeléctrico (y por tanto el signo de la polarización) se opondrá al efecto flexoeléctrico, haciendo que la polarización total sea más débil. Por lo tanto, hacer una muesca en el material será más fácil.

Además, las conclusiones de los investigadores del ICN2 no acaban aquí. En el caso de un subconjunto particular de materiales piezoeléctricos, los ferroeléctricos, ni siquiera es necesario girar físicamente el material al revés. Es posible conseguir el mismo efecto simplemente aplicando un voltaje externo para invertir su eje polar.

Estos efectos se observaron no sólo para las hendiduras o perforaciones fuertes, sino también para las presiones no destructivas más suaves realizadas por la punta de un microscopio de fuerza atómica.

Aparte de las aplicaciones potenciales en revestimientos inteligentes con resistencia selectiva, estos efectos podrían ser utilizados en el futuro como método para leer memorias ferroeléctricas simplemente presionándolas.

Fuente: SINC

Micro/Nano Dispositivos para el Análisis Químico

Resultado de imagen de Micro/Nano Devices for Chemical tokeshi

Micro/Nano Devices for Chemical Analysis
Manabu Tokeshi and Kiichi Sato (Eds.)
Pages: VII, 223
Published: 13 October 2017

El número especial de Micromáquinas titulado «Micro/Nano Devices for Chemical Analysis» presenta un total de 17 artículos, incluyendo tres reseñas únicas y dos comunicaciones.

Desde que se ha defendido el concepto de los sistemas de microanálisis total (µ-TAS), diversos tipos de dispositivos micro/nano han sido desarrollados por investigadores en muchos campos, tales como química, ingeniería química, ingeniería mecánica, ingeniería mecánica, ingeniería eléctrica, biología y medicina, entre otros. Las técnicas analíticas para pequeños volúmenes de muestra, utilizando los dispositivos micro/nano, impactaron fuertemente los campos de la biología, la medicina y la biotecnología, así como la química analítica. Algunas aplicaciones (análisis de ADN, pruebas en el punto de atención (POCT), etc.) ya están disponibles comercialmente, y varias aplicaciones pronto se pondrán en práctica. En este número especial, nos centramos en los análisis químicos y bioquímicos (técnicas analíticas y de detección) utilizando varios tipos de dispositivos micro/nano, incluyendo dispositivos micro/nanofluídicos, dispositivos basados en papel, microfluídicos digitales y matrices de biochip (ADN, proteínas, células)

 

Señales a través de canales Gaussianos. Libro

Propagacion

Fermin, Jose & Pizarro, Juan. (2014). Propagación de señales a través de canales Gaussianos. PDF

Durante las últimas décadas, la transmisión de señales ha sido tema de investigación experimental y teórica. Esto es debido a la vertiginosa demanda de movilidad y portabilidad en las telecomunicaciones modernas, en especial los sistemas que involucran la transmisión de ondas de radio a través de la atmósfera, o radiopropagación. Al igual que las ondas de luz, las ondas de radio también son afectadas por los fenómenos de reflexión, refracción, difracción, absorción, polarización y dispersión. Sin embargo, a diferencia de las ondas luminosas, las ondas de radio son sensibles al contenido de vapor de agua en la atmósfera, fluctuaciones térmicas, etc. En la práctica, todos estos fenómenos abundan en limitaciones del canal, a nivel de la capa física del canal, tales como perdida de la señal, fluctuaciones en el ancho de banda útil, propagación de errores, etc. Entonces, cómo seleccionar las frecuencias de transmisión para el diseño de sistemas confiables para telefonía móvil, radio propagación, radar, etc. Por otro lado, debido a que la atmósfera es un canal esencialmente continuo, y la información es discreta, surge la siguiente interrogante: ¿Cómo utilizar un canal continuo para transmitir información discreta de manera confiable?