Los científicos de DESY y MPSD han creado armónicos de alto orden a partir de sólidos con estados de polarización controlados, aprovechando la simetría del cristal y la dinámica electrónica de attosegundos. La técnica recientemente demostrada podría encontrar aplicaciones interesantes en la electrónica de petahercios y para estudios espectroscópicos de nuevos materiales cuánticos.

El proceso no lineal de generación de armónicos de alto orden (HHG) en gases es una de las piedras angulares de la ciencia del attosegundo. Un attosegundo es una mil millonésima parte de una mil millonésima de segundo) y se usa ampliamente en muchas áreas de la ciencia. incluida la física, química y biología. Este fenómeno de campo fuerte convierte muchos fotones de baja energía de un intenso pulso de láser en un fotón de mucha más energía. Mientras que el proceso de HHG se conoce bien en gases atómicos y moleculares, El mecanismo subyacente a la conversión de frecuencia en materiales sólidos sigue siendo objeto de controversia científica.

Combinando experimentos de HHG y simulaciones teóricas de última generación, Científicos del Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) y el Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia (MPSD) en el Centro de Ciencia del Láser de Electrones Libres (CFEL) en Hamburgo ahora presentan espectroscopía de armónicos altos con resolución de estado de polarización de sólidos, lo que permite una comprensión más profunda de la dinámica electrónica y estructural que se produce en escalas de tiempo más cortas que una oscilación del campo de luz. Su trabajo ahora se publica en Comunicaciones de la naturaleza .

Los campos armónicos emitidos pueden oscilar de forma lineal, o pueden girar de forma elíptica o circular en sentido horario o antihorario (la llamada helicidad), como un tornillo de luz. Los científicos ahora revelan cómo los estados de polarización de los armónicos y su lateralidad codifican información valiosa sobre la estructura cristalina y la dinámica ultrarrápida de campo fuerte. y cómo se pueden controlar los estados de polarización de los armónicos. Es más, Dado que los armónicos se crean dentro de un período único del campo de conducción incidente, el método viene intrínsecamente con una resolución temporal sub-ciclo óptico.

El presente trabajo investiga los materiales prototipo de silicio y cuarzo para establecer la nueva técnica espectroscópica. Sin embargo, el método es versátil y se espera que encuentre aplicaciones importantes en estudios futuros de materiales cuánticos novedosos, como materiales fuertemente correlacionados. aisladores topológicos, y materiales magnéticos.