Investigaciones recientes han demostrado que es posible crear una nueva forma de luz uniendo la luz a un electrón, combinando así las propiedades de ambos. La luz unida y un electrón podrían tener propiedades que podrían conducir a circuitos que funcionen con paquetes de luz (fotones) en lugar de electrones, según científicos del Imperial College de Londres, que realizaron el estudio.
También permitirá a los científicos estudiar fenómenos de física cuántica en los que están involucradas partículas más pequeñas que los átomos.
En los materiales convencionales, la luz interactúa con una variedad de electrones presentes en y dentro del material. Pero utilizando la física teórica para modelar el comportamiento de la luz y una clase de materiales recientemente descubiertos conocidos como aislantes topológicos, los investigadores del Imperial College han descubierto que puede interactuar con un solo electrón en la superficie.
Esto le permite crear un par que combina las propiedades de la luz y el electrón. Por lo general, la luz viaja en línea recta, pero cuando se une a un electrón, seguirá su trayectoria en la superficie del material.
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En un estudio publicado en Nature Communications, el Dr. Vincenzo Giannini y sus colegas modelaron tal interacción usando una nanopartícula, una pequeña bola de menos de 0.00000001 metros de diámetro, de un aislante topológico.
Sus modelos mostraron que así como la luz adquiere las propiedades de un electrón y pasa a través de una partícula, un electrón adquiere algunas propiedades de la luz. Por lo general, cuando los electrones se mueven a través de materiales, por ejemplo, en un circuito eléctrico, se detienen cuando encuentran un defecto. Pero como mostró el grupo de Giannini, incluso si hubiera áreas imperfectas en la superficie de la nanopartícula, el electrón aún las superaría con la ayuda de la luz.
Si esto se puede aplicar a los circuitos fotónicos, serán más confiables y menos propensos a la degradación y defectos físicos.
“Los resultados de esta investigación tendrán un gran impacto en cómo imaginamos la luz. Los aisladores topológicos solo se han descubierto en la última década, pero ya nos proporcionan nuevos fenómenos para estudiar y nuevas formas de probar conceptos importantes en física”, dice Giannini. Y agrega que los fenómenos que modeló en experimentos se pueden observar utilizando tecnología moderna, y su grupo ya está trabajando con físicos experimentales para implementar esto.
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Él cree que el proceso que conduce a la creación de una nueva forma de luz se puede escalar para hacer que estos fenómenos sean mucho más fáciles de observar. Actualmente, los fenómenos cuánticos solo se pueden ver estudiando objetos muy pequeños u objetos sobreenfriados, pero el último avance puede permitir a los científicos estudiar estos comportamientos a temperatura ambiente.
ILYA KHEL
