MATEMÁTICAS, FÍSICA Y QUÍMICA: Física

Descubierto un nuevo efecto cuántico de la interacción entre la luz y la materia

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Cuando se iluminan con luz polarizada circularmente los semimetales de Weyl y de Dirac, dos análogos en 3D del grafeno, los electrones de su superficie rotan de forma sincronizada con la radiación. Así lo revela un estudio del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, cuyos resultados podrían ayudar a diseñar nuevos dispositivos electrónicos y luminosos.

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SINC | 06 junio 2016 12:28

<p>Esquema de la estructura de bandas del material y de la densidad electrónica en un cilindro del material. Las flechas muestran la radiación incidente y la dirección de rotación de los electrones. (CSIC)</p>

Esquema de la estructura de bandas del material y de la densidad electrónica en un cilindro del material. Las flechas muestran la radiación incidente y la dirección de rotación de los electrones. (CSIC)

Un estudio realizado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y publicado en Physical Review Letters revela un nuevo efecto cuántico que se produce cuando interactúan la luz y la materia.

Se trata de un fenómeno que se produe en los semimetales de Weyl y de Dirac (análogos tridimensionales del grafeno), y que podría ayudar en el diseño de nuevos aparatos de alta frecuencia que interconecten dispositivos electrónicos con otros luminosos.

Los electrones de la superficie del material rotan sincronizados con la radiación luminosa circularmente polarizada que recibe

“Hemos visto que cuando el material se ilumina con luz circularmente polarizada los electrones presentes en la superficie rotan de forma sincronizada con la radiación. Este efecto es una nueva manifestación de la mecánica cuántica a nivel macroscópico”, explica el investigador del CSIC Rafael Molina, del Instituto de Estructura de la Materia.

El fenómeno descrito consiste en una corriente rotatoria mantenida con una orientación determinada en la superficie del material, en la que el número de electrones que contribuyen a esa corriente crece en función del tamaño del área expuesta a la radiación. De forma similar a lo que ocurre en un material superconductor, la corriente no se disipa. Además, es inmune a los defectos en la composición y la estructura del material.

“La cantidad de información por unidad de tiempo que pueda transportar una corriente depende justamente de la frecuencia a la que actúe. Hay un gran interés, por tanto, en incrementar la frecuencia a la que pueden funcionar los aparatos electrónicos que actualmente está bastante lejos de las frecuencias típicas de la luz", apunta el investigador.

"Este tipo de efecto podría ser muy útil para nuevos dispositivos que pudieran funcionar a mayor frecuencia; y también para aparatos que hicieran de interconexión entre dispositivos electrónicos y dispositivos luminosos”, concluye Molina.

Referencia bibliográfica:

José González and Rafael A. Molina. “Macroscopic Degeneracy of Zero-Mode Rotating Surface States in 3D Dirac and Weyl Semimetals under Radiation”. Physical Review Letters, 2015. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.156803

Zona geográfica: España
Fuente: CSIC

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