Investigadores de la Universidad de Columbia y la Universidad de California, San Diego, han introducido un enfoque novedoso de "mensajero múltiple" a la física cuántica que significa un salto tecnológico en la forma en que los científicos pueden explorar materiales cuánticos.

Los hallazgos aparecen en un artículo reciente publicado en Materiales de la naturaleza , dirigido por A. S. McLeod, investigador postdoctoral, Iniciativa Columbia Nano, con los coautores Dmitri Basov y A. J. Millis en Columbia y R.A. Averitt en UC San Diego.

"Hemos traído una técnica de la escala intergaláctica al reino de lo ultra-pequeño, "dijo Basov, Profesor Higgins de Física y Director del Centro de Investigación Energy Frontier en Columbia. Equipados con herramientas de nanociencia multimodales, ahora podemos ir de forma rutinaria a lugares que nadie pensó que serían posibles tan recientemente como hace cinco años ".

El trabajo se inspiró en la astrofísica de "mensajeros múltiples", que surgió durante la última década como una técnica revolucionaria para el estudio de fenómenos distantes como las fusiones de agujeros negros. Medidas simultáneas de instrumentos, incluyendo infrarrojos, óptico, Los telescopios de rayos X y ondas gravitacionales pueden, tomados en conjunto, entregan una imagen física mayor que la suma de sus partes individuales.

Ha comenzado la búsqueda de nuevos materiales que puedan complementar la dependencia actual de los semiconductores electrónicos. El control de las propiedades del material mediante el uso de luz puede ofrecer una funcionalidad mejorada, velocidad, flexibilidad y eficiencia energética para plataformas informáticas de próxima generación.

Los artículos experimentales sobre materiales cuánticos generalmente han informado resultados obtenidos mediante el uso de un solo tipo de espectroscopía. Los investigadores han demostrado el poder de utilizar una combinación de técnicas de medición para examinar simultáneamente las propiedades eléctricas y ópticas.

Los investigadores realizaron su experimento enfocando la luz láser en la punta afilada de una sonda de aguja recubierta con material magnético. Cuando las películas delgadas de óxido metálico están sujetas a una tensión única, pulsos de luz ultrarrápidos pueden hacer que el material cambie a una fase inexplorada de dominios a escala nanométrica, y el cambio es reversible.

Al escanear la sonda sobre la superficie de su muestra de película delgada, los investigadores pudieron desencadenar el cambio localmente y simultáneamente manipular y registrar la electricidad, propiedades magnéticas y ópticas de estos dominios activados por la luz con precisión a escala nanométrica.

El estudio revela cómo pueden surgir propiedades inesperadas en materiales cuánticos estudiados durante mucho tiempo a escalas ultra pequeñas cuando los científicos los ajustan por cepa.

"Es relativamente común estudiar estos materiales nanofásicos con sondas de escaneo. Pero esta es la primera vez que se combina una nano-sonda óptica con nano-imágenes magnéticas simultáneas". y todo a temperaturas muy bajas donde los materiales cuánticos muestran sus méritos, "McLeod dijo." Ahora, La investigación de materiales cuánticos mediante nanociencia multimodal ofrece un medio para cerrar el ciclo de los programas para diseñarlos ".