Revolucionaria técnica de imagen permite capturar el movimiento de cuasipartículas cuánticas con una resolución sin precedentes

Imagen referencial / PxHere

Unos científicos acaban de desarrollar una técnica revolucionaria para capturar el movimiento de partículas cuánticas. A través de una técnica de imagen espaciotemporal única observaron la dinámica del excitón-polaritón a escalas de femtosegundos y nanómetros en el diselenuro de tugsteno, un material semiconductor, a temperatura ambiente. Los resultados fueron publicados en Science Advances.

¿Excitón?

Un excitón es un estado ligado de un electrón y un hueco de un electrón, los cuales se atraen a través de fuerza de Coulomb. Básicamente, son quasipartículas eléctricamente neutrales que tienen propiedades extraordinarias y solo existen en materiales semiconductores, aislantes y algunos líquidos.

La gran ventaja del excitón es que 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.

¿Excitón-polaritón?

Por otro lado, el excitón-polaritón es una cuasipartícula engendrada por el acoplamiento de luz y materia. Debido al diselenida de tungsteno, la velocidad de propagación medida fue de aproximadamente el 1% de la velocidad de la luz. A una escala de tiempo de femtosegundos, la luz solo se las arregla para viajar unos pocos cientos de nanómetros.

En el estudio, el equipo menciona que pudieron visualizar directamente la formación del excitón-polaritón. Pero eso no es todo, además observaron su propagación en el diselenida de tungsteno, a temperatura ambiente, con una baja velocidad de grupo: 0.017 veces la velocidad de la luz.


Propagación espaciotemporal del excitón-polaritón en el diselenida de tungsteno. / M. Mrejen

"Sabíamos que contábamos con una herramienta de caracterización única y que estos materiales 2D eran buenos candidatos para explorar comportamientos interesantes en la intersección de lo ultrarrápido y lo ultra pequeño", declaró el Dr. Michael Mrejen de la Facultad de Ciencias Exactas Raymond & Beverly Sackler de la Universidad de Tel Aviv (TAU) para el comunicado de prensa.

El doctor además agregó que el diselenida de tungsteno es un material extremadamente interesante debido a que puede mantener estos estados acoplados, como el excitón-polaritón, de materia ligera en dimensiones muy limitadas a temperatura ambiente. En el estudio además se menciona que son de particular interés para las tecnologías fotónicas y cuánticas integradas.

Posibles aplicaciones

"Nuestra nueva tecnología de captura de imágenes captura el movimiento de los excitones en un corto período de tiempo ya escala nanométrica", declara Mrejen. Además, agregó que la herramienta podría ser muy útil para saber cómo responde un material en los primeros segundos en que la luz lo afecta.

"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", declaró el profesor Haim Suchowski que también pertenece a TAU.

El estudio de materiales puede revolucionar de manera impensable la tecnología del futuro. Hace unos meses, un grupo de científicos consiguió desarrollar un material que era tan fuerte como el titanio, pero de cuatro a cinco veces más liviano: la madera metálica. Y hace pocos días, otro grupo consiguió crear un nuevo tipo de imán que podría mejorar la forma en cómo almacenamos nuestra información.
 

Adrian Díaz
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, tecnología que suma

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