Los investigadores han logrado crear un nuevo efecto de "galería susurrante" para los electrones en una hoja de grafeno, lo que hace posible controlar con precisión una región que refleja los electrones dentro del material. Dicen que el logro podría proporcionar un bloque de construcción básico para nuevos tipos de lentes electrónicos, así como dispositivos cuánticos que combinan electrónica y óptica.

El nuevo sistema utiliza una sonda en forma de aguja que forma la base de los microscopios de túnel de barrido (STM) actuales. permitiendo el control tanto de la ubicación como del tamaño de la región reflectante dentro del grafeno, una forma bidimensional de carbono que tiene solo un átomo de espesor.

El nuevo hallazgo se describe en un artículo que aparece en la revista. Ciencias , en coautoría del profesor de física del MIT Leonid Levitov e investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), la Universidad de Maryland, Colegio Imperial de Londres, y el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS) en Tsukuba, Japón.

Cuando la punta afilada del STM se coloca sobre una hoja de grafeno, produce una barrera circular en la hoja que "actúa como un espejo curvo perfecto" para los electrones, Levitov dice:reflejándolos hacia el centro del círculo. Esta reflectividad controlable es similar, él añade, a los llamados modos de confinamiento de "galería susurrante" que se han utilizado en sistemas ópticos y acústicos, pero que no han sido sintonizables ni ajustables.

"En óptica, los modos de galería de susurros son conocidos y útiles, "Dice Levitov." Proporcionan resonancias de alta calidad. Pero el problema habitual en óptica es que no se pueden sintonizar ". los intentos anteriores de crear "corrales" cuánticos para los electrones han utilizado átomos colocados con precisión en una superficie, que no se puede reconfigurar fácilmente.

El confinamiento en este caso se produce por el límite entre dos regiones diferentes en la superficie del grafeno, correspondiente a las regiones "p" y "n" en un transistor. En este caso, una región circular justo debajo de la punta del STM adquiere una polaridad, y la región circundante la polaridad opuesta, creando una unión circular controlable entre las dos regiones. Los electrones dentro de las láminas de grafeno se comportan como partículas de luz; en este caso, la unión circular actúa como un espejo curvo que puede enfocar y controlar los electrones.

Es demasiado pronto para predecir qué usos específicos se pueden encontrar para este fenómeno, Levitov dice:pero agrega, "Cualquier resonador se puede utilizar para una variedad de cosas".

Este resonador de electrones combina varias buenas características. Claramente, hay algo especial en tener capacidad de sintonización y también alta calidad al mismo tiempo ".

Debido a que el nuevo sistema se basa en tecnología STM bien establecida, podría desarrollarse con relativa rapidez en dispositivos utilizables, Sugiere Levitov. Y convenientemente, el STM no solo crea el efecto de galería susurrante, pero también proporciona un medio para observar los resultados, para estudiar el fenómeno. "La punta cumple una doble función en este caso, " él dice.

Este podría ser un paso hacia la creación de lentes electrónicos, Levitov dice:"un concepto que intriga a los investigadores del grafeno". En principio, estos podrían proporcionar una forma de observar objetos una milésima del tamaño de los visibles mediante ondas de luz.

Las lentes electrónicas representarían un enfoque fundamentalmente diferente al de los microscopios electrónicos existentes, que bombardean una superficie con haces de electrones de alta energía, borrando cualquier efecto sutil dentro de los objetos que se observan. Lentes de electrones, por el contrario, sería capaz de observar los electrones ambientales de baja energía dentro del propio objeto.

Esto podría permitir estudiar "aspectos sutiles sobre cómo se comportan los portadores de carga a nivel microscópico, que no puedes ver desde afuera, "Dice Levitov.

El nuevo trabajo de Levitov y sus colegas proporciona una pieza de dicho sistema, y ​​potencialmente de otros sistemas electroópticos avanzados. él dice, como los materiales de refracción negativa que se han propuesto como una especie de "manto de invisibilidad". El nuevo modo de galería de susurros para electrones es parte de una caja de herramientas que podría conducir a una familia completa de nuevos dispositivos de óptica electrónica basados ​​en cuántica. También podría usarse para crear sensores altamente sensibles, dado que estos resonadores "se pueden utilizar para mejorar la sensibilidad a señales muy pequeñas, "Dice Levitov.