Una técnica llamada espectroscopia de fotoemisión resuelta en tiempo y ángulo (TR-ARPES) ha surgido como una poderosa herramienta que permite a los investigadores explorar el equilibrio y las propiedades dinámicas de los materiales cuánticos a través de la interacción entre la luz y la materia.

Publicado en Revista de Física Moderna , un artículo de revisión reciente del profesor Fabio Boschini del Institut national de la recherche scientifique (INRS), junto con sus colegas Marta Zonno de Canadian Light Source (CLS) y Andrea Damascelli del Steward Blusson Quantum Matter Institute (QMI) de la UBC, ilustra que TR -ARPES ha madurado rápidamente hasta convertirse en una técnica poderosa durante las últimas dos décadas.

"TR-ARPES es una técnica eficaz no sólo para estudios fundamentales sino también para caracterizar propiedades fuera de equilibrio de materiales cuánticos para aplicaciones futuras", afirma el profesor Boschini, especializado en espectroscopías ultrarrápidas de materia condensada, en la Énergie Matériaux Télécommunications Research. Centro.

Una herramienta revolucionaria para la investigación de materiales cuánticos

El nuevo artículo proporciona una revisión exhaustiva de la investigación que utiliza TR-ARPES y su importancia cambiante en la exploración de la dinámica electrónica inducida por la luz y las transiciones de fase en una amplia gama de materiales cuánticos.

"La comunidad científica está investigando actualmente nuevos 'perillas de sintonización' para controlar las propiedades electrónicas, de transporte y magnéticas de los materiales cuánticos bajo demanda. Una de estas 'perillas de sintonización' es la interacción luz-materia, que promete proporcionar un control fino de la propiedades de los materiales cuánticos en escalas de tiempo ultrarrápidas", afirma el profesor Boschini, que también es investigador afiliado a QMI.

"TR-ARPES es la técnica ideal para este propósito, ya que proporciona información directa sobre cómo la excitación de la luz modifica los estados electrónicos con resolución de tiempo, energía y momento".

"TR-ARPES ha marcado el comienzo de una nueva era en la investigación de materiales cuánticos, permitiéndonos 'llamar al sistema' y observar cómo responde, y sacar los materiales del equilibrio para descubrir sus propiedades ocultas", añade Andrea, directora científica de Blusson QMI. Damasceli.

La colaboración en el corazón del éxito de TR ARPES

TR-ARPES combina la espectroscopia de materia condensada (ARPES) con láseres ultrarrápidos (fotónica), reuniendo a grupos de investigación de ambos campos. La técnica debe gran parte de su éxito a importantes avances en el desarrollo de nuevas fuentes láser capaces de producir luz con características precisas.

Boschini colabora estrechamente en este tema con el profesor François Légaré, catedrático del INRS y experto en ciencia y tecnología de láseres ultrarrápidos. Juntos, los grupos de Boschini y Légaré construyeron y están operando una estación terminal TR-ARPES de última generación con capacidades únicas de excitación intensa de longitud de onda larga en el laboratorio de Fuente de luz láser avanzada (ALLS).

"Gracias al apoyo de la Fundación Canadiense para la Innovación (CFI), los gobiernos de Québec (MEIE) y Canadá, y LaserNetUS, así como el reciente programa CFI Major Science Initiatives, ahora estamos en una posición privilegiada para abrir el TR -ARPES en ALLS para usuarios nacionales e internacionales", afirma el Profesor Légaré, Director del Centro de Investigación Énergie Matériaux Télécommunications del INRS y Responsable Científico de ALLS.

Según el profesor Boschini, TR-ARPES es hoy una técnica madura con impacto demostrado en diversas ramas de la física y la química. "Nuevos desarrollos experimentales y teóricos, similares a los que estamos haciendo en ALLS, sugieren que se avecinan tiempos aún más emocionantes", concluye.