Los Nuevos Espejos Más Finos Del Mundo Usan 'Excitaciones' Cuánticas Para Reflejar La Luz

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Dos equipos separados de científicos han construido los espejos más finos del mundo: láminas de diselenuro de molibdeno (mose2), cada una de ellas de un solo átomo de ancho.

Dos equipos separados de científicos han construido los espejos más finos del mundo: láminas de diselenuro de molibdeno (MoSe2), cada una de ellas de un solo átomo de ancho.

Los espejos se desarrollaron al mismo tiempo en la Universidad de Harvard y en el Instituto de Electrónica Cuántica en Zurich, y se describieron en un par de artículos publicados el jueves (18 de enero) en la revista Physical Review Letters. Estos hechos de ingeniería empujan los límites de lo que es posible en este universo físico, dijeron los investigadores.

A pesar de acercarse al grosor mínimo que un objeto podría tener y permanecer reflexivo bajo las leyes de la física, los pequeños espejos reflejaban gran parte de la luz que brillaba sobre ellos. El espejo de Harvard, montado en una base de silicona, reflejaba el 85 por ciento de la luz que lo iluminaba, dijo el primer periódico. El espejo de Zurich, montado sobre sílice (una forma oxidada de silicio), reflejó el 41 por ciento, según la investigación suiza. Ambos espejos reflejaron la luz en el rango de 780 nanómetros, un rojo intenso. [Más allá del silicio: 8 elementos químicos que nunca has escuchado]

Esa hazaña de ingeniería es interesante por sí sola. Pero los investigadores escribieron que sus espejos delgados podrían ser útiles, desempeñando papeles importantes en sensores muy pequeños, especializados y chips de computadora que usan rayos láser para transportar información.

Emocionantes excitones

MoSe2 funciona como un espejo debido a las formas muy específicas en que se comportan los electrones cuando rodean los núcleos del material. Como se describió en un artículo anterior publicado en septiembre de 2017, esta sustancia tiende a formar huecos en sus campos de electrones, áreas en las que un electrón podría orbitar, pero no hay un electrón presente.

Aplastar un fotón, o partícula de luz, en un átomo, y un electrón tiene una buena posibilidad de saltar de una órbita de menor energía a una órbita de mayor energía. Una vez que eso sucede, se forma una brecha llamada "agujero de electrones" en el campo de electrones. Los electrones que rodean MoSe2 son especialmente propensos a comportarse de esta manera cuando se golpean con ciertas longitudes de onda de luz.

Los electrones son objetos cuánticos cargados negativamente. Y los protones en los núcleos atómicos están cargados positivamente. Entonces, y este es el bit difícil, esos agujeros de electrones toman parte de la carga positiva de los protones en los núcleos. Eso permite que los agujeros se comporten un poco como partículas, aunque en realidad son la ausencia de partículas.

Cerca, los electrones cargados negativamente atraen esas partículas falsas y, en ciertas circunstancias, se emparejan con ellas para formar extraños objetos mecánicos cuánticos llamados excitones. Esos excitones emiten su propia luz, interfiriendo con la luz entrante y enviándola de regreso a la forma en que se produjo, al igual que el espejo en su baño.

Tuning espejo

Estos espejos ultra delgados resultan tener un gran potencial en el mundo real. Los ingenieros optoelectrónicos (las personas que trabajan en pequeños chips ópticos, redes de fibra óptica y otros dispositivos que dependen del control estricto de los pequeños haces de fotones) podrían beneficiarse incluso de un espejo normal de solo un átomo de ancho.

Pero, escribieron los investigadores, MoSe2 funciona como algo más que un pequeño espejo. Dependiendo de la carga eléctrica aplicada a la sustancia, la reflectividad de MoSe2 aumenta o disminuye. Y ese efecto de encendido y apagado ocurre súper rápido, lo suficientemente rápido, escribió el equipo de Zurich, para que sea útil en varias aplicaciones informáticas de alta velocidad.

Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


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