12.06.2025
Los vórtices ópticos espaciotemporales (STOV) son pulsos de luz estructurados en el espacio-tiempo con una topología única que acopla los dominios espacial y temporal. Esta estructura y su evolución organizada en el tiempo les otorgan propiedades únicas que pueden aprovecharse para explorar fenómenos físicos simultáneamente en el espacio y en el tiempo, algo esencial para estudiar dinámicas ultrarrápidas en materiales, moléculas o nanoestructuras.
@ Steven Burrows and Kapteyn-Murnane group, JILA».
Un equipo internacional de investigadores con participación del profesor Miguel Ángel Porras, del Grupo de Sistemas Complejos y de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía de la UPM, en colaboración con investigadores de la Universidad de Salamanca y de la Universidad de Colorado en Estados Unidos han logrado crear por primera vez vórtices espacio-temporales de luz a frecuencias cercanas a los rayos X, lo que se conoce como “ultravioleta extremo”. Hasta ahora, este tipo de vórtices sólo habían sido observados en longitudes de onda largas y frecuencias bajas, como el infrarrojo o el visible, debido a las limitaciones que poseen los elementos ópticos convencionales a frecuencias más elevadas.
“Estos vórtices son literalmente tornados de luz en la que ésta gira en torno a su centro al mismo tiempo que viaja a la velocidad de la luz. En el centro del tornado luminoso se encuentra el vórtice, donde la fase de la luz tiene una singularidad y su intensidad es nula, por lo que también es posible imaginárselos como «donuts» viajando a la velocidad de la luz”, explica el investigador de la UPM.
Un hallazgo pionero
Este nuevo tipo de luz se enmarca en lo que se hoy se llama luz topológica y luz estructurada espacio-temporalmente, un área de investigación especialmente fecunda en los últimos años. La novedad en el artículo publicado en Nature Photonics es que esta luz topológica y altamente estructurada se ha logrado en el ultravioleta extremo gracias al proceso de generación de altos armónicos, un fenómeno por el que Anne L’Huillier,Ferenc Krausz y Pierre Agostini recibieron el premio Nobel de Física el año 2023.
“Gracias a ello, la estructuración de la luz se da a una escala espacial nanométrica y a una escala temporal en el régimen de los attosegundos (10^-18 segundos), lo que les hace extremadamente útiles para explorar la dinámica de electrones, particularmente en materiales magnéticos, medios quirales y en nanoestructuras”, añade Porras.
Para los investigadores, la relevancia de este estudio radica en que abre un nuevo campo de trabajo en el ámbito de la investigación de interacciones ultrarrápidas entre luz y materia cerca de los bandas de absorción de materiales magnéticos y cuánticos.