Por primera vez, los físicos han logrado «luz líquida» a temperatura ambiente, haciendo que esta extraña forma de materia sea más accesible que nunca.

Esta materia es a la vez un superfluido, que tiene cero fricción y viscosidad, y una especie de condensado de Bose-Einstein – a veces descrito como el quinto estado de la materia – y permite que la luz fluya realmente alrededor de objetos y esquinas.

La luz regular se comporta como una onda, ya veces como una partícula, siempre viajando en línea recta. Es por eso que sus ojos no pueden ver alrededor de esquinas u objetos. Pero bajo condiciones extremas, la luz también puede actuar como un líquido, y realmente fluye alrededor de los objetos.

Los condensados ​​de Bose-Einstein son interesantes para los físicos porque en este estado, las reglas cambian de la física clásica a la física cuántica, y la materia comienza a tomar más propiedades ondulatorias.

Se forman a temperaturas cercanas al cero absoluto y existen sólo para fracciones de segundo.

Pero en este estudio, los investigadores informan de la fabricación de un condensado Bose-Einstein a temperatura ambiente mediante el uso de un puré de Frankenstein de la luz y la materia.

«La observación extraordinaria en nuestro trabajo es que hemos demostrado que la superfluidez también puede ocurrir a temperatura ambiente, bajo condiciones ambientales, usando partículas de materia ligera llamadas polaritones», dice el investigador principal Daniele Sanvitto, del CNR NANOTEC Instituto de Nanotecnología en Italia .

La creación de polaritones involucró a algunos equipos serios y llevó la ingeniería a nanoescala.

Los científicos intercalaron una capa de moléculas orgánicas de 130 nanómetros de espesor entre dos espejos ultra-reflejantes, y lo hicieron con un pulso láser de 35 femtosegundos (1 femtosegundo es una cuatrillionima de segundo).

«De esta manera, podemos combinar las propiedades de los fotones -como su masa efectiva de luz y velocidad rápida- con fuertes interacciones debidas a los electrones dentro de las moléculas», dice un miembro de los equipos, Stéphane Kéna-Cohen de la École Polytechnique de Montreal en Canadá.

El resultante «super líquido» tenía algunas propiedades extrañas.

Bajo condiciones normales, cuando fluye líquido, crea ondulaciones y remolinos – pero no es el caso de un superfluido.

Como se puede observar a continuación, el flujo de polaritones se altera como ondas en circunstancias regulares, pero no en el superfluido:

El flujo de polaritones encuentra un obstáculo en superfluido (arriba) y superfluido (fondo). Crédito: Polytechnique Montreal

«En un superfluido, esta turbulencia se suprime alrededor de los obstáculos, haciendo que el flujo continúe en su camino sin alterarse», dice Kéna-Cohen.

Los investigadores dicen que los resultados abren el camino no sólo a nuevos estudios de hidrodinámica cuántica, sino también a los dispositivos de polariton a temperatura ambiente para tecnologías avanzadas en el futuro, como la producción de materiales superconductores para dispositivos tales como LEDs, paneles solares y láseres.

«El hecho de que un efecto de este tipo se observa en condiciones ambientales puede desencadenar una enorme cantidad de trabajo en el futuro», dice el equipo.

«No sólo para estudiar los fenómenos fundamentales relacionados con los condensados ​​de Bose-Einstein, sino también para concebir y diseñar futuros dispositivos fotónicos basados ​​en superfluidos, donde las pérdidas se suprimen completamente y se pueden explotar nuevos fenómenos inesperados”.

Los hallazgos fueron reportados en Nature Physics.