Los electrones confinados son más longevos
Investigadores de Francia, Alemania, Suiza y Reino Unido han descubierto nuevas propiedades de los electrones que podrían dar lugar a aplicaciones útiles para la informática y la tecnología láser. El estudio, publicado en la revista Nature Materials, fue financiado parcialmente por el proyecto IA-SFS («Integración de las actividades en el campo de los sincrotrones y la ciencia de los láseres de electrones libres»), sufragado a su vez a través del área temática «Infraestructuras de investigación» del Sexto Programa Marco (6PM). Las partículas que conocemos como electrones, cuyo papel es fundamental en fenómenos como la electricidad, fueron descubiertas a finales del siglo XIX por científicos británicos. El equipo europeo de científicos responsable de este estudio demostró que los electrones presentan características interesantes cuando se encuentran confinados en estructuras diminutas de dimensiones nanométricas. Más concretamente, el equipo logró medir por primera vez la duración exacta de la vida de un electrón excitado. Este descubrimiento podría contribuir, por ejemplo, al desarrollo de láseres semiconductores y aplicaciones para el procesamiento cuántico de información. Resultaría tremendamente útil en ambos campos científicos poder alargar el periodo comprendido entre el punto en el que el electrón se encuentra en estado excitado y de alta energía y el punto en que vuelve a su estado fundamental. Los investigadores consideran que su estudio sienta las bases «para el desarrollo de dispositivos de terahercios de puntos cuánticos, dado que aporta datos fundamentales sobre los tiempos de relajación del portador necesarios para el diseño de dispositivos en condiciones óptimas». Durante las dos últimas décadas la comunidad científica ha estado produciendo puntos cuánticos (semiconductores con electrones confinados) en sustratos semiconductores convencionales como el material que se emplea para fabricar reproductores de CD. A pesar de que hasta el momento no se había podido explicar su longevidad (conocida como «cuello de botella de los fonones»), sí se había anticipado acertadamente que la vida de los electrones excitados en estos puntos cuánticos sería larga debido a que apenas se pueden producir pérdidas de energía. En el marco de esta investigación, los científicos diseñaron puntos cuánticos que les permitieron someter su teoría a ensayos rigurosos con un amplio espectro de parámetros. Concretamente, separaron los niveles de energía de los puntos cuánticos y los hicieron sustancialmente menores que la energía de la «vibración de red principal» (el movimiento sincronizado de un grupo de átomos en un cristal). A continuación midieron la duración de sus vidas sirviéndose de un láser de electrones libres (LEL); un láser de terahercios de pulso corto único. Esto permitió al equipo examinar las vidas más largas. A pesar de que los investigadores se apresuran a puntualizar que sus hallazgos señalan un punto de entrada al cuello de botella de fotones distinto del original, consideran que sus resultados podrían dar lugar a innovaciones interesantes, concretamente dispositivos de terahercios basados en puntos cuánticos. El láser de electrones libres, que se encuentra en el Forschungszentrum Dresden-Rossendorf, se ha financiado a través del proyecto IA-SFS.
Países
Alemania