Ley de escala en Ca2 aislante de Mott RuO4 . Crédito:KyotoU/Kento Uchida
Los científicos de materiales pronto podrán controlar las propiedades de los materiales con la luz.
Un equipo formado por investigadores de la Universidad de Kyoto y el Instituto de Tecnología de Kurume ha descubierto una ley de escala que determina la generación de armónicos de alto orden en el material de perovskita de capa sólida, Ca2 RuO4 .
La generación de armónicos de alto orden es un fenómeno óptico no lineal en el que un material emite fotones ultravioleta extremos como resultado de interacciones con luz de alta intensidad.
"El fenómeno, que se observó por primera vez en los sistemas atómicos de gas, desde entonces allanó el camino a la ciencia del attosegundo", dice el autor del estudio, Kento Uchida. "Pero es un poco más impredecible en algunos sólidos fuertemente correlacionados, como Ca2 RuO4. "
Debido a la fuerte interacción entre los electrones en estos sólidos, las características de la generación de armónicos de alto orden solo pueden establecerse entendiendo cómo se mueven estos electrones en presencia de luz.
Para abordar esta cuestión, que nunca se ha confirmado experimentalmente, el equipo se propuso observar la relación entre la temperatura y la emisión de fotones en Ca2 RuO4 . Utilizaron un pulso de infrarrojo medio para medir y mapear la intensidad de generación de armónicos altos a temperaturas desde 50 Kelvin extremadamente bajos hasta 290 Kelvin moderados.
En el extremo inferior, el equipo registró una generación de armónicos de alto orden cientos de veces más intensa que a temperatura ambiente. Las emisiones de fotones continuaron intensificándose con el aumento de la energía de brecha, la energía requerida para que los electrones conduzcan electricidad, junto con la caída de la temperatura.
El equipo encontró que tales emisiones ocurrieron en la fase de aislamiento de Mott del material, donde la fuerte repulsión entre los electrones y la alta energía del espacio transforman el metal de un conductor eléctrico a un aislante.
"Descubrimos que los armónicos de alto orden en materiales fuertemente correlacionados dependen en gran medida de la energía de brecha de los materiales", explica Uchida.
Esta ley de escala puede dirigir los estudios teóricos hacia descripciones más refinadas de la dinámica de electrones fuera del equilibrio en materiales fuertemente correlacionados:un tema central en la física de la materia condensada.
Uchida concluye que sus "hallazgos también proporcionan una base para el diseño de materiales para lograr dispositivos ópticos no lineales más eficientes".
La investigación fue publicada en Physical Review Letters . Nuevas posibilidades de detección cuántica con óptica no lineal de diamantes
