Después de desarrollar un método para controlar los flujos de excitones a temperatura ambiente, Los científicos de EPFL han descubierto nuevas propiedades de estas cuasipartículas que pueden conducir a dispositivos electrónicos más eficientes desde el punto de vista energético.

Fueron los primeros en controlar los flujos de excitones a temperatura ambiente. Y ahora, el equipo de científicos del Laboratorio de Electrónica y Estructuras a Nanoescala (LANES) de la EPFL ha llevado su tecnología un paso más allá. Han encontrado una forma de controlar algunas de las propiedades de los excitones y cambiar la polarización de la luz que generan. Esto puede conducir a una nueva generación de dispositivos electrónicos con transistores que sufren menos pérdida de energía y disipación de calor. El descubrimiento de los científicos forma parte de un nuevo campo de investigación llamado Valleytronics y acaba de ser publicado en Fotónica de la naturaleza .

Los excitones se crean cuando un electrón absorbe luz y se mueve a un nivel de energía más alto, o "banda de energía" como se les llama en física cuántica sólida. Este electrón excitado deja un "agujero de electrones" en su banda de energía anterior. Y debido a que el electrón tiene una carga negativa y el hueco una carga positiva, los dos están unidos por una fuerza electrostática llamada fuerza de Coulomb. Es este par de huecos de electrón-electrón al que se hace referencia como excitón.

Propiedades cuánticas sin precedentes

Los excitones existen solo en materiales semiconductores y aislantes. Se puede acceder fácilmente a sus extraordinarias propiedades en materiales 2-D, que son materiales cuya estructura básica tiene solo unos pocos átomos de espesor. Los ejemplos más comunes de tales materiales son el carbono y la molibdenita.

Cuando se combinan estos materiales bidimensionales, a menudo exhiben propiedades cuánticas que ninguno de los materiales posee por sí solo. Los científicos de la EPFL combinaron diselenuro de tungsteno (WSe ₂ ) con diselenuro de molibdeno (MoSe ₂ ) para revelar nuevas propiedades con una variedad de posibles aplicaciones de alta tecnología. Al utilizar un láser para generar haces de luz con polarización circular, y cambiando ligeramente las posiciones de los dos materiales 2-D para crear un patrón de muaré, pudieron usar excitones para cambiar y regular la polarización, longitud de onda e intensidad de la luz.

De un valle a otro

Los científicos lograron esto manipulando una de las propiedades de los excitones:su "valle, "que está relacionado con los extremos de las energías del electrón y el agujero. Estos valles, de donde proviene el nombre Valleytronics, se pueden aprovechar para codificar y procesar información a un nivel nanoscópico.

"Vincular varios dispositivos que incorporan esta tecnología nos brindaría una nueva forma de procesar datos, "dice Andras Kis, que encabeza CARRILES. "Al cambiar la polarización de la luz en un dispositivo determinado, luego podemos seleccionar un valle específico en un segundo dispositivo que está conectado a él. Eso es similar a cambiar de 0 a 1 o de 1 a 0, que es la lógica binaria fundamental que se utiliza en informática ".