Físicos de Suiza, Alemania, y Francia han descubierto que las ondas acústicas de gran amplitud, lanzado por pulsos láser ultracortos, Puede manipular dinámicamente la respuesta óptica de semiconductores.

Uno de los principales desafíos en la investigación de la ciencia de los materiales es lograr una alta capacidad de sintonización de las propiedades ópticas de los semiconductores a temperatura ambiente. Estas propiedades están gobernadas por "excitones, "que son pares unidos de electrones negativos y huecos positivos en un semiconductor.

Los excitones se han vuelto cada vez más importantes en la optoelectrónica y los últimos años han sido testigos de un aumento en la búsqueda de parámetros de control:temperatura, presión, campos eléctricos y magnéticos, que pueden sintonizar las propiedades excitónicas. Sin embargo, sólo se han logrado cambios moderadamente grandes en condiciones de equilibrio y a bajas temperaturas. Cambios significativos a temperatura ambiente, que son importantes para las aplicaciones, han faltado hasta ahora.

Esto se acaba de lograr en el laboratorio de Majed Chergui en EPFL dentro del Centro de Lausana para la ciencia ultrarrápida, en colaboración con los grupos teóricos de Angel Rubio (Instituto Max-Planck, Hamburgo) y Pascal Ruello (Université de Le Mans). Publicando en Avances de la ciencia , muestra el equipo internacional, por primera vez, control de las propiedades excitónicas mediante ondas acústicas. Para hacer esto, los investigadores lanzaron una alta frecuencia (cientos de gigahercios), Onda acústica de gran amplitud en un material que utiliza pulsos láser ultracortos. Esta estrategia permite además la manipulación dinámica de las propiedades del excitón a alta velocidad.

Este notable resultado se alcanzó en dióxido de titanio a temperatura ambiente, un semiconductor barato y abundante que se utiliza en una amplia variedad de tecnologías de conversión de energía luminosa, como la fotovoltaica, fotocatálisis, y sustratos conductores transparentes.

"Nuestros hallazgos y la descripción completa que ofrecemos abren perspectivas muy interesantes para aplicaciones como dispositivos acústicos-ópticos baratos o en tecnología de sensores para tensión mecánica externa, "dice Majed Chergui." El uso de ondas acústicas de alta frecuencia, como los generados por pulsos láser ultracortos, a medida que los esquemas de control de los excitones allanan una nueva era para la excitónica acústica y la excitónica activa, análogo a los plasmónicos activos, que explota las excitaciones de plasmones de los metales ".

"Estos resultados son solo el comienzo de lo que se puede explorar mediante el lanzamiento de ondas acústicas de alta frecuencia en materiales, "añade Edoardo Baldini, el autor principal del artículo que se encuentra actualmente en el MIT. "Esperamos usarlos en el futuro para controlar las interacciones fundamentales que gobiernan el magnetismo o desencadenar nuevas transiciones de fase en sólidos complejos".