La Unidad de Luz y Materia Estructuradas (LUMES) de la Universidad de Salamanca ha protagonizado un importante hito en el campo de la óptica ultrarrápida y la luz estructurada, al demostrar por primera vez la posibilidad de convertir vórtices espaciotemporales (STOVs) de luz desde el infrarrojo al ultravioleta.

Los vórtices espaciotemporales son haces de luz con un acoplamiento singular entre sus distribuciones espacial y temporal, que giran alrededor de su eje de propagación y poseen propiedades únicas para explorar fenómenos físicos en dimensiones tanto espaciales como temporales. Hasta ahora, su observación estaba limitada a longitudes de onda más largas y frecuencias bajas, debido a las restricciones de los elementos ópticos convencionales.

El equipo liderado por Rodrigo Martín-Hernández, investigador de LUMES y ALF-USAL, ha conseguido generar estos vórtices mediante un proceso conocido como generación de armónicos de orden elevado, que transforma pulsos de luz infrarroja en radiación mucho más energética. Además, identificaron y caracterizaron los llamados STOVs elípticos, cuya compleja dinámica fue clave para interpretar los resultados experimentales.

Este avance supone un paso fundamental para la realización de experimentos con resolución espaciotemporal extrema, que permitirán estudiar dinámicas ultrarrápidas en materiales, moléculas o nanoestructuras con un nivel de detalle sin precedentes.

Las aplicaciones potenciales de esta investigación son múltiples, destacando en campos como la espectroscopía avanzada, manipulación de nanopartículas, transmisión de información óptica y el estudio de dinámicas electrónicas en materiales magnéticos o moléculas quirales.

La colaboración internacional ha sido esencial para este logro. Además de la USAL, han participado destacados grupos de la Universidad de Colorado Boulder (EE.UU.), liderados por los reconocidos expertos Margaret Murnane y Henry Kapteyn, así como el profesor Miguel Ángel Porras, de la Universidad Politécnica de Madrid, especialista en propagación de haces complejos.

Este trabajo consolida el liderazgo de la Unidad de Excelencia LUMES en investigación fotónica avanzada, financiada por entidades como el Consejo Europeo de Investigación (ERC), el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Junta de Castilla y León y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

En palabras de Martín-Hernández, "este trabajo abre la puerta a una nueva generación de experimentos que podría redefinir nuestra comprensión de los procesos ultrarrápidos en la naturaleza".