Technion observa ondas de luz y sonido en materiales 2D, por primera vez en la historia

Investigadores del Technion El Instituto de Tecnología de Israel en Haifa registró la transmisión de ondas de luz y sonido combinadas en materiales atómicamente delgados. «Los materiales de una sola capa, también conocidos como materiales 2D, son en sí mismos materiales nuevos, sólidos formados por una sola capa de átomos», explicó Technion en un comunicado. «El grafeno, el primer material 2D descubierto, se aisló por primera vez en 2004, un logro que le valió el Premio Nobel de 2010. Utilizando estos materiales, Technion mostró por primera vez en la historia cómo los pulsos de luz se mueven a través de estos materiales, que publicaron en el periódico científico La ciencia luego de que sus hallazgos generaron un gran interés por parte de miembros de la comunidad científica.«La luz viaja en el espacio a 300.000 km / s. Viajando en el agua o en el vidrio, se ralentiza una fracción». Technion mencionado. «Pero a medida que viaja a través de algunos sólidos en unas pocas capas, la luz se ralentiza casi mil veces. Esto sucede porque la luz hace vibrar los átomos de estos materiales especiales para crear ondas de sonido (también llamadas fonones), y estas ondas de sonido atómicas crean luz cuando vibran ”. Así que el impulso es en realidad una combinación estrechamente relacionada de sonido y luz, llamada“ fonón-polaritón ”. Encendido, el material «canta». «Para llegar a sus conclusiones, los científicos enviaron pulsos de luz a los bordes de estos materiales 2D utilizando un microscopio electrónico de transmisión ultrarrápida (UTEM), que produjo ondas híbridas de luz y sonido en el interior.

Como parte del descubrimiento, Technion señaló que los investigadores no solo podían registrar las ondas de luz, sino que también podían acelerarse y ralentizarse, y que en un punto los pulsos podían incluso separarse por separado a diferentes velocidades. El microscopio UTEM permite que las partículas pasen a través de la muestra, que luego es recibida por un detector. Este proceso brinda a los investigadores la capacidad de seguir la onda de luz y sonido en una «revolución sin precedentes», dijo Technion, a través del espacio y el tiempo. La resolución del tiempo es igual a la cantidad de segundos en un millón de años. “La onda híbrida viaja dentro del material, por lo que no se puede ver con un microscopio de luz ordinario”, dijeron Robert y Ruth Magid, director del Laboratorio de Dinámica de Rayos Cuánticos. Electrones, Profesor Ido Kaminer. estudiante de posgrado Yaniv Kurman. “La mayoría de las mediciones de luz en materiales 2D se basan en técnicas de microscopía que utilizan objetos en forma de aguja que escanean la superficie punto por punto, pero cada contacto de la aguja interrumpe el movimiento de la onda. “Por el contrario, nuestra nueva técnica puede visualizar el movimiento de la luz sin perturbarlo”, agregó Kurman. «Nuestros resultados no podrían haberse obtenido con los métodos existentes. Por lo tanto, además de nuestros hallazgos científicos, presentamos una nueva técnica de medición que será relevante para muchos otros hallazgos científicos». Kurman fue responsable de completar las ecuaciones matemáticas para predecir cómo la luz «debería» comportarse al pasar a través de materiales 2D, y cómo se puede medir, durante la pandemia de COVID-19 cuando las universidades estaban cerradas. Su colega, el estudiante graduado Raphael Dahan, trabajó para descubrir cómo enfocar los pulsos infrarrojos en UTEM y completó las actualizaciones de la máquina para permitirle llegar a las conclusiones necesarias. Universidades de todo el país, el equipo pudo probar la teoría de Kurman e incluso observar «fenómenos adicionales que no esperaban», dijo Technion. «Podemos utilizar el sistema para estudiar diferentes fenómenos físicos que de otro modo no serían accesibles», dijo el profesor Kaminer. «Estamos planeando experimentos que significarán ciertos vórtices de luz, experimentos en la teoría del caos y simulaciones de fenómenos que ocurren cerca de los agujeros negros». Además, nuestros hallazgos podrían permitir la producción de ‘cables’ de fibra óptica atómicamente delgados, que podrían colocarse en circuitos eléctricos y transmitir datos sin sobrecalentar el sistema, una tarea que actualmente enfrenta desafíos considerables debido a la minimización de circuitos ”. Otros ejemplos de su aplicación podrían expandir las capacidades de la electrónica de microscopios y promover la posibilidad de comunicación óptica a través de capas atómicamente delgadas.» I estaba encantado con estos descubrimientos «, dijo el profesor Harald Giessen de la Universidad de Stuttgart, que no participó en la investigación.» Esto representa un avance real en nanoóptica ultrarrápida, y representa el estado del arte y la vanguardia de la primera línea. era científica. “La observación en el espacio real y en tiempo real es magnífica y, que yo sepa, no ha sido demostrada. antes que.»