Dr. Giordano Mattoni, investigador cuántico en TU Delft, y sus colaboradores han demostrado que la transición de fase nanoelectrónica en una clase de materiales conocidos como niquelatos puede controlarse mediante luz láser. Sus hallazgos, que se publicaron en Physical Review Materials, son un paso importante en el campo de los nuevos materiales para la electrónica.

Los niquelatos son una clase de materiales de estado sólido con un conjunto de propiedades únicas, incluso que pueden experimentar una transición de fase de comportamiento conductor a comportamiento aislante. En investigaciones anteriores, Mattoni y sus colegas mostraron cómo la transición de metal-aislante (MIT) se propaga a través de tales niquelatos. En experimentos recientes, han demostrado que el MIT se puede controlar con luz láser. "Los materiales con propiedades físicas reprogramables a nanoescala son muy deseables, pero hasta ahora apenas están disponibles, "dice Mattoni.

Durante sus experimentos en un laboratorio de investigación internacional en el Reino Unido, los científicos dirigieron pulsos de láser ultrarrápidos con una duración de 100 femtosegundos a una muestra de NdNiO ₃ (niquelato de neodimio). "Enviando un muy rápido, El pulso de luz láser de alta energía elevó la temperatura de la muestra de 150 a 152 Kelvin por un pequeño instante de tiempo. Este pequeño aumento de temperatura fue suficiente para cambiar la propiedad del material de aislante a conductor. Al aumentar la potencia del láser, pudimos controlar cuán aislante o metálico podría ser el material, y así controlar sus propiedades físicas ".

Ese control también es posible gracias a otra propiedad del material:la histéresis (del griego “rezagado”). "Calentando o enfriando, el material no sigue el mismo patrón de transición. Podemos utilizar ese fenómeno para bloquear el material en una determinada fase ". En la vida cotidiana, La histéresis se utiliza para controlar termostatos en frigoríficos o sistemas de calefacción central. por ejemplo. La activación y desactivación se controla detectando la temperatura, para que los sistemas no se enciendan y apaguen continuamente.

Aunque este estudio fue fundamental, Hay aplicaciones prácticas en el horizonte:los materiales en los que se puede encender y apagar la conductividad podrían usarse para interruptores y circuitos para dispositivos electrónicos novedosos. "Estos materiales podrían utilizarse para redes neuronales artificiales, "Dice Mattoni." Hasta ahora, todos los desarrollos en el campo de la inteligencia artificial se han realizado en software. Si puede ejecutar algoritmos directamente con algún tipo de hardware, realmente puedes crear algo parecido al cerebro ".

A pesar de sus resultados positivos, el experimento en sí no se había planeado como tal. "De hecho, estábamos trabajando en un experimento muy difícil que tuvimos que abandonar. Sin embargo, eso significaba que nos quedaba algo de tiempo en el sincrotrón, y esas pocas horas las usamos al máximo ". Demostrando que incluso en la ciencia fundamental, tienes que hacer heno mientras brilla el sol.