Escondidas dentro de innumerables materiales hay propiedades valiosas que permitirán la próxima generación de tecnologías, como la computación cuántica y las células solares mejoradas.

En el Instituto Politécnico Rensselaer, investigadores que trabajan en la intersección de la ciencia de los materiales, Ingeniería Química, y la física están descubriendo formas nuevas e innovadoras de desbloquear esas habilidades prometedoras y útiles utilizando la luz, temperatura, presión, o campos magnéticos.

El descubrimiento pionero de una versión óptica del efecto hall cuántico (QHE), publicado hoy en Revisión física X, demuestra el liderazgo de Rensselaer en este campo de investigación vital.

QHE es una diferencia en el voltaje mecánico que se crea cuando se coloca un semiconductor bidimensional en un gran campo magnético. El campo magnético hace que los electrones se muevan de tal manera que la corriente ya no fluya por todo el semiconductor. solo en los bordes.

El fenómeno ha sido un área de estudio importante, dando lugar a varios premios Nobel y numerosas innovaciones tecnológicas. Lo que se entiende menos, dijo Sufei Shi, profesor asistente de ingeniería química y biológica en Rensselaer, es la cuantificación de excitones, una partícula prometedora que se encuentra dentro de los dicalcogenuros de metales de transición (TMD) que se forma cuando la luz golpea un semiconductor y una partícula cargada positivamente se une con una partícula cargada negativamente. El fuerte vínculo que une esas dos partículas contiene una cantidad significativa de energía.

Shi ha centrado gran parte de su investigación en esta nueva frontera, comprender que el excitón tiene el potencial de ser aprovechado para una multitud de aplicaciones, incluida la computación cuántica, almacenamiento de memoria, e incluso la captación de energía solar. Shi y su laboratorio han trabajado en un proceso para fabricar semiconductores bidimensionales extremadamente limpios y de alta calidad a partir de TMD. para que puedan estudiar sus propiedades intrínsecas. Ese trabajo de base ha llevado a este descubrimiento más reciente.

En esta investigación, Shi y su laboratorio estudiaron el excitón en presencia de un gran campo magnético, inducir la cuantificación de energía conocida como cuantización de Landau, un efecto que anteriormente era difícil de ver ópticamente.

Este trabajo demuestra la versión óptica del QHE para excitones, y Shi cree que abrirá la puerta a nuevos descubrimientos y aplicaciones.

"Fundamentalmente, esto es algo completamente nuevo y mejorará enormemente nuestra comprensión de los excitones en el régimen cuántico, un área que todavía no entendemos completamente, ", Dijo Shi." Esperamos que esto inspire a mucha gente a trabajar en esta dirección para ver una nueva física cuántica ". algo que ni siquiera esperábamos antes ".