Mirando el corazón cuántico de la materia
Un grupo de investigadores de distintas partes del mundo ha presentado una innovadora forma de investigar el “corazón cuántico” de la materia mediante una técnica que está redefiniendo las reglas del juego en la ciencia.
Este descubrimiento, descrito en un artículo reciente publicado en Reports on Progress in Physics, implica una nueva metodología de espectroscopía de absorción de rayos X, capaz de captar transiciones de fase topológica con gran precisión temporal y energética, abriendo nuevas puertas en el campo de la investigación optoelectrónica.
Desde la invención del microscopio, que permitió a la humanidad asomarse a mundos antes invisibles, la ciencia ha avanzado a pasos agigantados.
Los primeros microscopios ópticos del siglo XVII revelaron descubrimientos clave en biología y medicina, y con la llegada de los microscopios electrónicos en el siglo XX, se pudieron observar virus y moléculas con detalles impresionantes. Hoy en día, las técnicas avanzadas como la microscopía de fuerza atómica y la de barrido de rayos X permiten a los científicos explorar la materia en su nivel más profundo y cuántico.
Las transiciones de fase topológica son fenómenos cuánticos que pueden cambiar las propiedades fundamentales de un material sin alterar su estructura atómica. Estos cambios están relacionados con el entrelazamiento y la conexión cuántica entre partículas, dando lugar a materiales con propiedades excepcionales: pueden ser aislantes en su interior, pero conductores en la superficie.
Estas características los hacen muy interesantes para aplicaciones en optoelectrónica y computación cuántica. Sin embargo, estudiar estas transiciones en materiales activados por pulsos de láser ultracortos había sido complicado debido a las limitaciones técnicas existentes.
El equipo de la Universidad Autónoma de Madrid, en colaboración con otros investigadores, ha logrado superar estos obstáculos con un enfoque pionero: la espectroscopía de absorción de rayos X ultrarrápida. Este método permite analizar transiciones de fase topológica manteniendo alta resolución energética incluso con pulsos ultracortos. “Nuestro método es altamente sensible a estas transiciones”, señalan los autores, marcando un avance significativo en el estudio de materiales complejos.
El experimento empleó dos pulsos ultracortos: uno de rayos X con polarización lineal y otro de luz infrarroja con polarización circular.
Ambos interactúan con una fina capa de nitruro de boro hexagonal (hBN), un material conocido por sus notables propiedades electrónicas. El pulso de rayos X excita electrones hacia la banda de conducción, mientras que el pulso infrarrojo provoca intensos movimientos en esa banda. Ajustando la polarización del pulso infrarrojo, los investigadores observaron cómo la absorción de los rayos X variaba, permitiendo inferir la fase topológica del material.
Este efecto, conocido como dicroísmo inducido por láser, se traduce en diferencias de absorción al modificar la polarización del pulso infrarrojo, demostrando que la técnica puede detectar transiciones de fase topológica con una precisión sin precedentes.
Este avance promete revolucionar el estudio de materiales con posibles aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos y en nuevas tecnologías cuánticas.
Comentarios
Publicar un comentario