Investigadors de l’Institut de Ciència dels Materials de la Universitat de València (ICMUV) han contribuït a detectar excitons –partícules responsables de la interacció entre llum i matèria– atrapats en materials 2D que formen patrons de moaré, un dels reptes científics en aquest camp. La troballa, publicada a Nature Materials, suposa un pas endavant cap al disseny de nous materials per a la pròxima generació de dispositius aplicables a l’ordinador quàntic.
En els últims anys hi ha un creixent interès per trobar alternatives a l’ús de l’electró en el transport d’informació, amb l’objectiu d’incrementar l’eficiència dels dispositius. Per exemple, l’espintrònica es basa en l’estudi de l’espín –el moment magnètic de l’electró– com a substitut de l’electró. Més recentment, l’arribada de materials 2D com el grafè o semiconductors com els dicalcogenurs de metalls de transició ha obert la possibilitat d’utilitzar unes altres partícules, com l’excitó, format per un parell electró-buit i sense càrrega elèctrica, amb un gran potencial per la computació quàntica.
Els excitons tenen propietats extraordinàries; existeixen en materials semiconductors i les seues propietats són especialment rellevants en materials 2D, de tot just uns pocs àtoms de gruix. En concret, poden emmagatzemar informació sobre l’espín i ser manipulats òpticament mitjançant l’ús de làsers. Identificar-los és important per avançar en l’ús de materials 2D en noves aplicacions optoelectròniques.
Alejandro Molina, investigador Ramón y Cajal en la unidad de Materiales y Dispositivos Optoelectrónicos del ICMUV, ha contribuido con teoría y simulaciones, realizadas en el superordenador Tirant de la Universitat de València, a detectar los llamados ‘excitones intercapa’, que se encuentran atrapados por la interacción de dos láminas de átomos de dicalcogenuros de metales en transición (TMD), y que apilados con un pequeño giro forman un patrón de muaré (*1).
Alejandro Molina, investigador Ramón y Cajal a la unitat de Materials i Dispositius Optoelectrònics de l'ICMUV, ha contribuït amb teoria i simulacions, realitzades en el superordinador Tirant de la Universitat de València, a detectar elsanomenats 'excitones intercapa', que es troben atrapats per la interacció de dues làmines d'àtoms de dicalcogenuros de metalls en transició (TMD), i que apilats amb un petit gir formen un patró de moaré (* 1).
Els patrons de moaré afecten les propietats dels materials i donen lloc a un nou material quàntic amb propietatstotalment diferents de les d’aquells que el formen. Aconseguir patrons de moaré de manera controlada i identificar-losés un repte científic, ja que la seua capacitat per obtenir propietats extraordinàries converteix aquest fenomen físic enuna rica caixa d’eines per a l’optoelectrònica.
“Els excitons atrapats en patrons atòmics de moaré són molt prometedors per al disseny de nous materials quàntics, i les investigacions sobre les seues propietats fonamentals són crucials per a futurs desenvolupaments en aquest camp”, expliquen Mauro Brotons-Gisbert i Brian D. Gerardot, investigadors en el Laboratori de Fotònica Quàntica de l’Heriot-Watt University (Edimburg, UK) i investigadors principals del projecte.
“Entendre les noves propietats físiques en els patrons de moaré suposa un nou repte per a la Ciència de Materials, i ací és fonamental el treball teòric i de simulació”, afegeix Alejandro Molina.
L’estudi publicat a Nature Materials ajuda a comprendre les propietats dels excitons lligats a patrons de moaré. El control de l’espín dels excitons és útil per a aplicacions que combinen la fotònica i l’espintrònica, com la realització i el control de qbits –la unitat bàsica d’informació de l’ordinador quàntic– utilitzant mitjans òptics.
(*1) El moaré és un efecte geomètric de distorsió ocasionat per la interferència de dos patrons de trama, situats un sobre l’altre. El resultat és un nou patró amb una periodicitat més gran que la dels patrons individuals que el formen, i que dona lloc a un efecte visual singular. El nom es va agafar prestat del terme francès moiré, amb el qual es denomina un tipus de teixit de seda que posseeix un efecte visual semblant a causa de la seua composició a base de patrons de línies.
Referència:
Llista d'enllaços:
