El desarrollo de nuevas tecnologías, particularmente en información y telecomunicaciones, plantea nuevos desafíos para los científicos y la industria. Para hacerles frente, el diseño de nuevos materiales cuánticos -cuyas propiedades son explicadas por las teorías de la física cuántica (física cuántica es el nombre general de un conjunto de teorías físicas…)- es el más prometedor.
La vista del artista. Curvatura de la trama espacial debida a la superposición de los estados de espines y orbitales en la interfase (Una interfase es una zona, real o virtual, que separa dos elementos. La interfase…) entre el aluminato de lantano (LaAlO3) y el titanato de estroncio
© Xavier Ravinet – UNIGE
Un equipo internacional liderado por la Universidad de Ginebra (UNIGE) y formado por investigadores de las universidades de Salerno, Utrecht y Delft ha desarrollado un material…) dentro del cual la dinámica (La palabra dinámica se suele utilizar para designar o calificar lo que se relaciona con el movimiento.Es…) de los electrones se puede controlar doblando el espacio en el que evolucionan. Estas propiedades son de interés para los dispositivos electrónicos de nueva generación, en particular la optoelectrónica del futuro. Estos resultados se pueden encontrar en la revista Nature Materials.
Las telecomunicaciones del futuro pasan por nuevos dispositivos electrónicos de altas prestaciones. En particular, estos deben ser capaces de procesar señales electromagnéticas a velocidades sin precedentes, del orden de un picosegundo, o una milésima de billonésima de segundo. Impensable con los materiales (Un material es un material de origen natural o artificial que el hombre moldea para…) semiconductores actuales, como el silicio (El silicio es un elemento químico de la familia de los cristalógenos, de símbolo Si…), muy utilizados en los componentes electrónicos de nuestros teléfonos, computadoras y otras consolas de juegos. Para conseguirlo, científicos e industria apuestan por el diseño de nuevos materiales cuánticos.
Gracias a sus propiedades específicas, en particular las reacciones colectivas de los electrones que los componen, estos materiales podrían utilizarse para capturar, manipular y transmitir señales portadoras de información (por ejemplo, fotones, en el caso de las telecomunicaciones cuánticas) dentro de nuevos dispositivos electrónicos. Es más, serían capaces de hacerlo en rangos de frecuencias electromagnéticas aún poco explorados, y abrirían así el camino a muy alta velocidad para nuevos sistemas de comunicación (La comunicación concierne tanto a los humanos (intrapsíquica, comunicación interpersonal,.. .).
Un motor warp
«Una de las propiedades más fascinantes de la materia cuántica es que los electrones pueden moverse en un espacio curvo. Los campos de fuerza debidos a esta distorsión del espacio habitado por los electrones generan una dinámica totalmente ausente en los materiales convencionales. Esta es una asombrosa aplicación de la principio de superposición cuántica (En mecánica cuántica, el principio de superposición estipula que un mismo estado cuántico puede…)», explica Andrea Caviglia, profesora titular del Departamento de Física de la Materia Cuántica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y última autora del estudiar.
Tras un estudio teórico inicial, el equipo internacional formado por investigadores de las universidades de Ginebra, Salerno, Utrecht y Delft diseñó un material cuya curvatura de la trama espacial es controlable. “Es una interfaz que alberga una capa extremadamente delgada de electrones libres. Está intercalada entre titanato de estroncio y aluminato de lantano, que son dos óxidos aislantes”, indica Carmine Ortix, profesor de la Universidad de Salerno y coordinador del estudio teórico. Esta combinación (Una combinación puede ser:) permite obtener configuraciones geométricas electrónicas particulares.
Un átomo tras otro
Para llevarlo a cabo, el equipo de investigación (Investigación científica designa en primer lugar a todas las acciones emprendidas con objeto de…) utilizó un avanzado sistema que permite fabricar materiales a escala atómica. Por medio de pulsos de láser, cada capa de átomos fue apilada una tras otra. “Este método nos permitió crear combinaciones especiales de átomos en el espacio que influyen en el comportamiento de la materia”, detallan los investigadores.
Si la perspectiva de un uso tecnológico es aún lejana, este nuevo material abre nuevos caminos en la exploración de la manipulación de señales a muy alta velocidad (El término alta velocidad (o banda ancha por traducción literal de la expresión anglosajona Estos resultados pueden también se utilizará para el desarrollo de nuevos sensores.El siguiente paso para el equipo de investigación será observar en mayor profundidad cómo reacciona este material a las altas frecuencias electromagnéticas para determinar con mayor precisión el rango de sus posibles aplicaciones.
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