El grafeno es una forma extraordinaria de carbono, formada por una única capa de átomos estrechamente unidos que tiene solo un átomo de espesor. A pesar de su delgadez, es extremadamente estable y conduce muy bien la electricidad. Debido a estas cualidades, el grafeno se considera un “material milagroso” y ya se está explorando para pantallas electrónicas flexibles, sensores altamente sensibles, baterías avanzadas y células solares de próxima generación.
Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Göttingen en colaboración con equipos de Braunschweig, Bremen y Friburgo muestra que el grafeno podría ser aún más capaz. Por primera vez, los científicos han observado directamente el “efecto floquet” en el grafeno. El hallazgo resuelve una cuestión científica de larga data: la ingeniería Floquet, una técnica en la que los pulsos de luz modulan con precisión las propiedades de un material, también puede funcionar con materiales cuánticos metálicos y semimetálicos como el grafeno. La investigación muestra Física de la naturaleza.
Evidencia directa del estado Floquet en grafeno
Para investigar estos efectos, el equipo utilizó microscopía de impulso de femtosegundo, un método que permite a los investigadores capturar cambios extremadamente rápidos en el comportamiento electrónico. Se iluminaron muestras de grafeno con rápidas ráfagas de luz y luego se sondaron con pulsos retardados para seguir cómo respondían los electrones en escalas de tiempo muy cortas.
“Nuestras mediciones demuestran claramente que el ‘efecto Floquet’ se produce en el espectro de emisión de luz del grafeno”, dijo el Dr. Marco Marbold de la Universidad de Göttingen, primer autor del estudio. “Esto deja claro que la ingeniería de Floquet realmente funciona en estos sistemas, y el potencial de este descubrimiento es enorme”. Sus resultados muestran que la ingeniería de floculados es eficaz en una amplia gama de materiales. Esto acerca a los científicos a la capacidad de dar forma a materiales cuánticos con propiedades específicas utilizando pulsos láser a intervalos extremadamente cortos.
Materiales cuánticos controlados por luz para tecnologías futuras
Ser capaz de ajustar materiales con tanta precisión podría sentar las bases para la electrónica, las computadoras y los sensores altamente avanzados del futuro. El profesor Marcel Reutzel, que dirigió el proyecto en Gotinga con el profesor Stefan Matthias, explicó: “Nuestros resultados abren nuevas formas de controlar los estados electrónicos en materiales cuánticos con luz. Esto podría conducir a tecnologías en las que los electrones se manipulen de forma específica y controlada”.
Reutzel continuó: “Lo que es especialmente interesante es que nos permite investigar propiedades topológicas. Se trata de propiedades especiales, muy estables, que tienen un gran potencial para desarrollar ordenadores cuánticos fiables o nuevos sensores para el futuro”.
Esta investigación fue apoyada por la Fundación Alemana de Investigación (DFG) a través del Centro de Investigación Colaborativa “Control de conversión de energía a escala atómica” de la Universidad de Göttingen.
