El académico de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, Mario Molina Gálvez, finalizó recientemente un proyecto Fondecyt Regular que podría marcar un antes y un después en el desarrollo de tecnologías avanzadas. Su investigación se centra en cómo controlar ondas de luz y electricidad en materiales diseñados artificialmente, con aplicaciones que van desde computadores ópticos hasta paneles solares más eficientes.
En el campo de la Física No Lineal, pequeñas variaciones pueden generar efectos inesperados. A diferencia de los sistemas tradicionales, aquí el comportamiento no es proporcional: el resultado puede ser mucho más complejo que la suma de sus partes. En este contexto, el Dr. Molina ha demostrado que, bajo condiciones específicas, la luz y la energía pueden comportarse de formas sorprendentes y altamente controlables.
Sus hallazgos, desarrollados en el proyecto Bound states in the continuum and hermitian and non-hermitian disordered lattices, exploran cómo la luz y la energía se propagan en redes complejas, desde circuitos eléctricos hasta materiales artificiales. Los resultados apuntan a transformar tres áreas clave de la tecnología.
Atrapar ondas sin barreras
En la física clásica, las ondas —como las que se generan al lanzar una piedra en el agua— tienden a dispersarse hasta desaparecer. Sin embargo, el Dr. Molina logró demostrar que es posible crear verdaderas “islas de energía”, donde las ondas quedan confinadas en un punto sin necesidad de barreras físicas.
Este fenómeno se basa en la interferencia: mediante el diseño preciso de redes, las ondas se cancelan en el exterior mientras se refuerzan en una zona central. Así, la energía queda atrapada por su propia dinámica.
Aplicado a redes eléctricas bi-inductivas, este principio podría permitir el desarrollo de filtros ultra precisos, capaces de bloquear o permitir el paso de energías específicas con solo ajustar la estructura del sistema.
El equilibrio perfecto
Tradicionalmente, la mecánica cuántica exige que los sistemas sean “hermíticos” para garantizar energías estables y medibles. No obstante, el Dr. Molina trabaja con sistemas abiertos, donde existe pérdida y ganancia de energía simultáneamente, lo que suele generar inestabilidad.
Su avance consiste en lograr un equilibrio mediante la llamada simetría PT (Paridad e Inversión Temporal), donde estas pérdidas y ganancias se compensan con precisión. El resultado es un sistema dinámico pero estable.
Este principio fue aplicado al estudio de cómo la luz viaja en redes ópticas microscópicas. El objetivo es claro: sentar las bases para computadores ópticos capaces de procesar información a velocidades muy superiores a las actuales.
Superar el caos del desorden
En materiales desordenados, la energía suele quedar atrapada, fenómeno conocido como “Localización de Anderson”. Sin embargo, el investigador descubrió que cuando ese desorden tiene cierta correlación interna, la energía puede encontrar rutas para propagarse.
En términos simples, incluso en sistemas aparentemente caóticos puede existir un “camino oculto” que permite el flujo de energía.
Este hallazgo abre nuevas posibilidades para mejorar el rendimiento de tecnologías como paneles fotovoltaicos y láseres, incluso cuando los materiales no son perfectos. En otras palabras, permitiría desarrollar dispositivos más eficientes y tolerantes a imperfecciones.
“Podríamos propagar señales a distancia en sistemas desordenados, lo que serviría para optimizar láseres aleatorios o mejorar tecnologías de energías renovables”, explica el académico.
Con más de 140 publicaciones científicas indexadas, Mario Molina Gálvez se posiciona como una figura destacada a nivel internacional en el estudio de sistemas complejos y control de la luz, aportando avances que podrían redefinir el futuro de la computación y la energía.
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