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Movimiento de partículas cuánticas observado en alta resolución

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Excitons puede sonar como el nombre de la última banda de pop, pero de hecho, son cuasipartículas eléctricamente neutrales.

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Solo existen en materiales semiconductores y aislantes y se puede acceder a ellos en materiales bidimensionales (2D) de solo unos pocos átomos de espesor, como el carbono y la molibdenita. Increíblemente, cuando estos materiales 2d se combinan, exhiben propiedades cuánticas que ninguno de los materiales posee por sí solo.

Una nueva investigación de científicos de la Universidad de Tel Aviv explora la generación de excitones en materiales 2D dentro de un marco de tiempo reducido sin precedentes y con una resolución espacial extraordinariamente alta. "Nuestra nueva tecnología de imágenes captura el movimiento de los excitones en un período de tiempo corto ya escala nanométrica", dice el Dr. Mrejen.

La nueva tecnología tiene aplicación para computadoras cuánticas basadas en fotónica

"Esta herramienta puede ser extremadamente útil para observar la respuesta de un material en los primeros momentos en que la luz lo ha afectado. Dichos materiales pueden usarse para ralentizar significativamente la luz para manipularla o incluso almacenarla, que son capacidades muy buscadas para las comunicaciones. y para las computadoras cuánticas basadas en fotónica ", explica el profesor Suchowski.

"Desde el punto de vista de la capacidad del instrumento, este tour de force abre nuevas oportunidades para visualizar y manipular la respuesta ultrarrápida de muchos otros sistemas de materiales en otros regímenes espectrales, como el rango del infrarrojo medio en el que vibran muchas moléculas. "

Comprender el movimiento de las partículas cuánticas abrirá las puertas a muchos otros proyectos de investigación con el laboratorio y más allá.

Las altas resoluciones abren nuevas posibilidades

Para completar su trabajo, los científicos desarrollaron una técnica de imágenes espacio-temporal única en la escala nanométrica de femtosegundos y observaron la dinámica de excitón-polaritón en diselenuro de tungsteno, un material semiconductor, a temperatura ambiente.

El excitón-polaritón es un objeto cuántico formado por la fusión de luz y materia. Los avances de los últimos años ahora permiten a los científicos observar estas interacciones con una resolución espacial y temporal más alta que nunca.

El Laboratorio Femto-Nano de Haim trabaja para fusionar las capacidades de resolución extrema del espacio y el tiempo con el fin de observar la dinámica ultrarrápida espacio-temporal a nanoescala. El laboratorio está particularmente interesado en "explorar la dinámica ultrarrápida de electrones calientes y los efectos no lineales relacionados en nanoestructuras plasmónicas y metamateriales".

Haim dice que el objetivo actual del laboratorio es "comprender el efecto de la geometría y el entorno de las nanopartículas en la evolución espacio-temporal de los electrones calientes y su relación con la generación óptica no lineal".

Haim y los miembros de su laboratorio están motivados por el objetivo de combinar modelos microscópicos teóricos con métodos de medición experimentales novedosos; se sabe que realizan trabajos que incluyen mediciones basadas en modelado de pulsos, espectroscopía de sonda de bomba ultrarrápida, fuentes de luz ultracorta y microscopía de campo cercano. .

El laboratorio cuenta actualmente con tres científicos de investigación y posdoctorados, seis Ph.D. estudiantes y cinco estudiantes de maestría.


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