Consiguen dar un vistazo asombrosamente detallado a los electrones
(NC&T) Los sistemas bidimensionales de electrones, en los que éstos están confinados por arriba y por debajo pero son libres de moverse en un plano, como si estuvieran sobre una hoja de papel, raramente se observan en el mundo natural. Sin embargo, pueden ser creados en un laboratorio y utilizados, por ejemplo, en los amplificadores de alta frecuencia presentes en los teléfonos móviles.
La nueva técnica espectroscópica mide los niveles de energía de los electrones con una resolución mil veces superior que la conseguida por los métodos anteriores. Esta técnica ya ha revelado algunos comportamientos sorprendentes, y los investigadores creen que aclarará muchos fenómenos físicos que involucran a los electrones.
El profesor de física del MIT Ray Ashoori y su colaborador Oliver Dial aprovecharon un fenómeno cuántico conocido como efecto túnel para crear la imagen más detallada hasta el momento del espectro de los niveles de energía de los electrones en un sistema bidimensional.
La nueva técnica espectroscópica se basa en un fenómeno que desafía las leyes de la mecánica clásica. Debido a que los electrones también se comportan como ondas y no sólo como partículas, pueden moverse entre dos ubicaciones separadas por una barrera.
 | | La imagen muestra los niveles de energía de electrones en un sistema bidimensional. (Foto: Ashoori Group Lab) |
Los científicos pronostican que esta técnica les ayudará a descubrir todo tipo de nuevos campos en la física. Ahora estudian un reino que nunca antes había sido captado.
Los electrones atrapados en sistemas bidimensionales existen en niveles específicos de energía, así como los electrones que orbitan en núcleos atómicos en tres dimensiones existen en distintos niveles cuánticos de energía. Midiendo qué niveles de energía están ocupados, los físicos pueden estudiar cómo los electrones se comportan juntos en grandes grupos.
Los investigadores usaron pulsos cortos de electricidad para inducir el efecto túnel en electrones, haciendo así que pasaran de un sistema bidimensional a uno tridimensional, y viceversa. Midiendo la diferencia de voltaje resultante, pudieron calcular los estados de energía de los electrones en el sistema bidimensional.
Los experimentos de espectroscopia fueron realizados dentro de un cristal semiconductor enfriado a 0,1 grados sobre el cero absoluto.
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