Las propiedades físicas son magnitudes tensoriales que describen la respuesta de los materiales ante la acción de estímulos como un campo de tensiones, un campo eléctrico, un campo magnético y/o un gradiente de temperatura. Los tensores que describen la anisotropía cristalina se representan mediante matrices simplificadas con 1, 9, 18, o 36 elementos según sea el rango del tensor.
El tensor dieléctrico e (permitividad) caracteriza la transformación lineal del vector campo eléctrico aplicado E en el vector desplazamiento eléctrico D (D = e E). Si el campo eléctrico oscila a la frecuencias ópticas, el tensor e es un descriptor físico de las interacciones luz-materia, cuya medida permite la caracterización de materiales anisotrópicos con índices de refracción y ejes ópticos dependientes de la orientación cristalina.
El conocimiento pleno del tensor dieléctrico tridimensional (3D) es de gran importancia por sus aplicaciones, especialmente en la física de la materia suave. Sin embargo, la medición directa de e 3D está limitada por la naturaleza vectorial y no homogénea de la dispersión de la luz en los materiales anisotrópicos.
Investigadores coreanos reportaron una metodología para la adquisición directa de imágenes tomográficas del tensor dieléctrico que permiten su reconstrucción 3D en muestras anisotrópicas sin el uso de restricciones, consideraciones o supuestos; incluyendo variaciones espaciales de los índices de refracción y ejes ópticos. La muestra anisotrópica se iluminó con una onda plana polarizada con varios ángulos y estados de polarización. Luego, los campos eléctricos de la luz dispersada se midieron holográficamente y se convirtieron en componentes del campo vectorial difractado. Finalmente, resolviendo inversamente la ecuación de onda vectorial, se reconstruyó el tensor dieléctrico 3D.
Demostraron la efectividad de la metodología mediante el estudio de varias estructuras de cristales líquidos nemáticos y su dinámica 3D en estado de desequilibrio.
El artículo fue publicado en Nature Materials, are available at https://doi.org/10.1038/
s41563-022-01202-8.
