M. MREJEN ET AL./SCIENCE ADVANCES
MADRID, 20 Feb. (EUROPA PRESS) -
Una nueva tecnología de captura de imágenes ha observado el movimiento de los excitones en un corto período de tiempo y a escala nanométrica.
Los excitones, las quasipartículas eléctricamente neutrales, tienen propiedades extraordinarias. Solo existen en materiales semiconductores y aislantes y se puede acceder fácilmente a ellos en materiales bidimensionales (2D) de apenas unos pocos átomos de espesor, como el carbono y la molibdenita. Cuando estos materiales 2D se combinan, exhiben propiedades cuánticas que ninguno de los materiales posee por sí solo.
Un nuevo estudio de la Universidad de Tel Aviv (TAU) explora la generación y la propagación de excitones en materiales 2D en un marco de tiempo pequeño sin precedentes y con una resolución espacial extraordinariamente alta.
La investigación fue dirigida por el profesor Haim Suchowski y el doctor Michael Mrejen de la Facultad de Ciencias Exactas Raymond & Beverly Sackler de TAU y se publica en Science Advances.
La mecánica cuántica es una teoría fundamental en física que describe la naturaleza en las escalas más pequeñas de energía. "Nuestra nueva tecnología de captura de imágenes captura el movimiento de los excitones en un corto período de tiempo ya escala nanométrica", dice Mrejen. "Esta herramienta puede ser extremadamente útil para ver la respuesta de un material en los primeros momentos en que la luz la afectó".
"Dichos materiales pueden usarse para reducir significativamente la velocidad de la luz para manipularla o incluso almacenarla, que son capacidades muy buscadas para las comunicaciones y para las computadoras cuánticas basadas en la fotónica", explica el profesor Suchowski. "Desde el punto de vista de la capacidad del instrumento, este 'tour de force' abre nuevas oportunidades para visualizar y manipular la respuesta ultrarrápida de muchos otros sistemas materiales en otros regímenes de espectro, como el rango del infrarrojo medio en el que se encuentra que muchas moléculas vibran. "
Los científicos desarrollaron una técnica de imagen espaciotemporal única en la escala nanométrica de femtosegundos y observaron la dinámica del excitón-polaritón en el diselenuro de tungsteno, un material semiconductor, a temperatura ambiente.
El excitón-polaritón es una criatura cuántica engendrada por el acoplamiento de luz y materia. Debido al material específico estudiado, la velocidad de propagación medida fue de aproximadamente el 1% de la velocidad de la luz. En esta escala de tiempo, la luz logra viajar solo varios cientos de nanómetros.
"Sabíamos que contábamos con una herramienta de caracterización única y que estos materiales 2D eran buenos candidatos para explorar comportamientos interesantes en la intersección ultrarrápida y ultra pequeña", dice Mrejen. "Debo agregar que el material, diselenida de tungsteno, es extremadamente interesante desde el punto de vista de las aplicaciones. Mantiene dichos estados acoplados de materia ligera en dimensiones muy limitadas, hasta grosor de un solo átomo, a temperatura ambiente y en el rango espectral visible. "
Los investigadores ahora están explorando formas de controlar la velocidad de las ondas semiconductoras, por ejemplo, combinando múltiples materiales 2D en pilas.
