Si piensas en un láser, quizá te venga a la cabeza un puntero o un equipo industrial. Lo interesante de lo que acaba de presentar un equipo de la Technical University of Denmark (DTU) es justo lo contrario: un nanoláser tan compacto que está pensado para convivir con miles de “hermanos” dentro de un solo microchip. La idea se cuenta en un trabajo revisado por pares publicado en Science Advances, con Jesper Mørk como uno de los autores, junto a investigadores como Meng Xiong y Yi Yu (DTU Electro).
La promesa es directa, aunque todavía depende de varios pasos: si la comunicación interna de los chips dejara de basarse principalmente en señales eléctricas y pasara a usar fotones (partículas de luz), los dispositivos podrían mover datos más deprisa y con menos pérdidas energéticas. En la nota de DTU difundida a través de EurekAlert! se llega a estimar que, en un escenario maduro, el consumo de energía de los ordenadores podría reducirse a la mitad gracias a este tipo de componentes. Conviene leerlo como una proyección razonada, no como un resultado ya garantizado en productos comerciales.
Por qué la electricidad se calienta cuando corre por un chip
Para entender por qué un láser tan pequeño importa, ayuda una comparación cotidiana. La electricidad en un chip se parece a una ciudad con calles muy transitadas: cuantos más coches intentan pasar por las mismas vías, más atascos y más calor. En términos técnicos, las interconexiones eléctricas sufren pérdidas resistivas, interferencias y limitaciones de velocidad a medida que se reduce el tamaño y se incrementa la densidad de señales.
En cambio, la luz se comporta más como un sistema de mensajería por tubos neumáticos: si el “tubo” está bien diseñado, el mensaje llega rápido y con poca fricción. Por eso el internet global ya usa comunicación óptica en cables de fibra para largas distancias. El cuello de botella aparece cuando el dato llega al dispositivo: dentro del ordenador y, sobre todo, dentro del chip, seguimos dependiendo de pistas metálicas y transistores que conmutan electricidad. Meter la luz “hasta la cocina” del microchip es una aspiración antigua en nanofotónica y fotónica integrada: no basta con tener luz fuera, hace falta generarla y manejarla dentro con un coste energético bajísimo.
La clave: una cavidad nanométrica que atrapa luz como una lupa extrema
El avance que describe DTU se apoya en una estructura conocida como nanocavidad: un “espacio trampa” que concentra la luz en un volumen diminuto. La imagen mental útil es la de una lupa que enfoca la luz del sol en un punto hasta calentarlo; aquí, esa lupa no es un vidrio, sino una arquitectura nanométrica dentro de una membrana semiconductora. El trabajo habla de confinamiento dieléctrico extremo, una forma de explicar que el campo electromagnético queda comprimido en un espacio tan pequeño que, hasta hace poco, muchos diseños se consideraban poco realistas de fabricar o de mantener estables.
Según DTU, el dispositivo está construido en una membrana de semiconductor y consigue que electrones y luz se acumulen en una región microscópica. Ese detalle es crucial: un láser necesita que los portadores (electrones y huecos, en lenguaje de semiconductores) “alimenten” la emisión de luz, y que esa luz se refuerce a sí misma dentro de una cavidad. Cuando ambos ingredientes se concentran con tanta eficacia, el umbral energético para iniciar la emisión láser puede bajar.
Otro punto práctico: el equipo informa de funcionamiento a temperatura ambiente y con consumo inusualmente bajo bajo iluminación externa. Es decir, el prototipo se excita con un haz de luz (bombeo óptico). Esto no es raro en investigación puntera: permite demostrar el principio físico y la arquitectura antes de dar el salto a la alimentación eléctrica, que es donde empiezan los compromisos con fabricación masiva y compatibilidad con procesos industriales.
Romper el “límite” de tamaño: por qué esto no es solo miniaturización
En tecnología solemos celebrar lo pequeño por lo pequeño, como si todo se redujera a encoger. Aquí el matiz es distinto: los autores señalan que este nanoláser rompe la idea tradicional de cuán pequeño puede ser un láser manteniendo desempeño. En un chip, el tamaño no es un capricho estético; es el precio de entrada para poder colocar miles de fuentes de luz sin sacrificar área destinada a lógica, memoria o conectores.
El trabajo se desarrolló en la sala blanca DTU Nanolab, un dato relevante porque estos dispositivos viven o mueren por su fabricabilidad. Diseños brillantes en simulación pueden fallar al enfrentarse a defectos, rugosidades, tensiones mecánicas o variaciones minúsculas que, a escala nanométrica, equivalen a mover una pared entera en una casa. En este caso, DTU subraya que la estructura de atrapamiento de luz fue diseñada originalmente por el grupo de Ole Sigmund (DTU Construct), lo que sugiere un recorrido de diseño y optimización antes de llegar al láser como tal.
El gran reto pendiente: alimentarlo con electricidad sin perder la ventaja
Si hay un “siguiente paso” que decide si la idea llega a los productos, es la inyección eléctrica. Un nanoláser bombeado ópticamente es como un coche que funciona perfecto en el banco de pruebas, pero todavía necesita un depósito y una bomba de combustible integrados. Llevar corriente eléctrica a una región tan pequeña sin introducir pérdidas, calentamiento local o degradación del material es difícil. También hay que controlar cómo se acopla esa luz a guías ópticas dentro del chip para que no se quede encerrada en la cavidad, sino que salga en la dirección y con la forma adecuada.
La nota divulgativa menciona que resolver los últimos desafíos técnicos podría llevar entre cinco y diez años. Ese horizonte encaja con el ritmo típico de la fotónica integrada cuando se pasa del prototipo a sistemas: primero se valida la física, luego se integra la alimentación eléctrica, después llega la etapa de fiabilidad (horas y horas de funcionamiento) y finalmente se busca compatibilidad con líneas de fabricación y empaquetado.
Qué podría cambiar en ordenadores, móviles y centros de datos
Si miles de nanoláseres pudieran integrarse en un único microchip, el efecto no sería solo “más velocidad”. El beneficio principal sería una mejora sistémica de la eficiencia energética, ya que parte del gasto actual se va en mover datos dentro del chip y entre módulos cercanos. Cuando esa energía se disipa, se transforma en calor, y el calor se convierte en un segundo problema: hay que evacuarlo con soluciones térmicas, ventilación o refrigeración líquida, que también consumen energía.
En centros de datos, donde cada vatio cuenta, reducir la energía por bit transmitido puede traducirse en menos consumo eléctrico y en menor necesidad de refrigeración. En dispositivos de bolsillo, el impacto se notaría como autonomía o como margen para ofrecer más rendimiento sin que el terminal se convierta en una pequeña estufa. La estimación de “mitad de consumo” que menciona Jesper Mørk es ambiciosa y depende de cuánta parte del presupuesto energético total se asigne hoy a comunicación e interconexiones; aun así, apunta al sitio correcto: el coste de mover datos ya compite con el de procesarlos.
Sensores y salud: cuando concentrar luz sirve para ver lo invisible
No todo es informática. Una cavidad que concentra luz de forma extrema también es una herramienta para sensores biomédicos e imagen. La analogía aquí es la del olfato: si consigues que las moléculas “pasen” por un punto donde la luz es intensísima, cualquier cambio —una proteína, un biomarcador, una variación en el índice de refracción— deja una huella más fácil de detectar. DTU menciona potencial para biosensores ultrasensibles y sistemas de imagen de alta resolución. En escenarios clínicos, esto podría abrir vías para análisis más rápidos, dispositivos más compactos o equipos que funcionen con menos potencia, algo valioso en entornos con recursos limitados o en instrumentación portátil.
Un avance sólido, con condiciones claras para convertirse en producto
El trabajo, titulado “A nanolaser with extreme dielectric confinement”, aparece en Science Advances con DOI 10.1126/sciadv.adx3865 y fecha de publicación científica del 17 de diciembre de 2025. El mensaje de fondo es que la nanofotónica sigue encontrando maneras de comprimir y controlar la luz en espacios que hace una década parecían inalcanzables, con demostraciones cada vez más cercanas a las necesidades de la industria.
La lectura prudente es sencilla: el nanoláser de DTU aporta una pieza prometedora para la comunicación óptica dentro del chip, muestra funcionamiento eficiente a temperatura ambiente y empuja el límite de miniaturización con una cavidad de confinamiento extremo. Falta convertir ese principio en un componente eléctricamente alimentado, integrable y fiable en masa. Si esa transición sale bien, la luz podría empezar a hacer dentro del silicio lo que ya hace en la fibra: transportar información con menos fricción, menos calor y más margen para escalar el rendimiento.