Esquema de la excitación óptica casi resonante seguida por el OSE. (Izquierda) La asignación de energía original de la banda p (línea sólida roja) y la banda s (línea sólida azul) con brecha de energía EgEg. (Centro) Con la aplicación de cw-laser con frecuencia ωω y campo eléctrico constante FxFx, el OSE causa una división de cuasienergía del orden de la frecuencia de Rabi ΩRΩR entre un par de bandas fotodressed, s (n − 1) s (n − 1) yp (n), con n =0, 1n =0, 1. (Derecha) Con el aumento adicional de FxFx, un par de bandas de p (1) ys (−1) s (−1) experimenta inversión con anticrossing. El cruce de bandas tiene lugar en un determinado FxFx, como se muestra con una línea discontinua. Crédito: Informes científicos (2021). DOI:10.1038 / s41598-021-82230-3
Los científicos de la Universidad de Tsukuba demostraron la posibilidad de que los electrones se muevan como si no tuvieran masa cuando ciertos materiales llamados "aislantes topológicos" se irradian con rayos láser. Este trabajo puede conducir a una nueva clase de dispositivos electrónicos y cristales fotónicos altamente eficientes.
Los dispositivos electrónicos convencionales se basan principalmente en cristales de silicio. Desde el punto de vista de los electrones que componen las señales eléctricas que atraviesan estos materiales, los sistemas son tan grandes que prácticamente no tienen fin. Esto hace que la mayoría de las estructuras electrónicas se asemejen a las soluciones matemáticas de una red de repetición infinita "en masa". Sin embargo, Los avances recientes en la física del estado sólido han apuntado a la posibilidad de "aislantes topológicos, "que son materiales que suelen ser aislantes eléctricos, pero tienen estados que existen en el borde del material. Estos estados de superficie creados por la transición abrupta del material al espacio vacío tienen propiedades especiales, como la protección de ser interrumpido por el desorden, como puede suceder con otros estados electrónicos. En algunos casos, los electrones pueden moverse con tanta libertad que actúan como si no tuvieran masa. Tan intrigantes como son los estados topológicos, aún se desconoce mucho sobre cómo generarlos y cómo se comportan.
Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Tsukuba ha utilizado cálculos teóricos para predecir los estados electrónicos que se pueden formar cuando un láser excita un aislante topológico. Esto puede ayudar a llenar los vacíos en nuestro conocimiento sobre estos materiales, porque los datos empíricos son difíciles de obtener. Los investigadores pudieron demostrar que Dirac afirma, en el que los electrones comienzan a aparecer sin masa, se puede generar de esta manera. "Los experimentos sobre estados topológicos de no equilibrio siguen siendo escasos, a pesar de que tienen el potencial de proporcionar una nueva plataforma para crear inesperados estados de Dirac sin masa, ", dice el autor principal Ken-ichi Hino. El equipo pudo explicar sus hallazgos como resultado de la creación de cuatro degeneraciones accidentales en los puntos de alta simetría". Esperamos que nuestro trabajo acelere el proceso de investigación de aislantes topológicos, "Dice el profesor Hino. Los resultados de este proyecto pueden ayudar a allanar el camino para nuevos sistemas informáticos que desperdicien menos energía sobre la base de estos materiales.
