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Los científicos han generado luz polarizada circularmente y han controlado su dirección sin necesidad de utilizar imanes engorrosos ni temperaturas muy bajas. Los hallazgos, realizados por investigadores de la Universidad de Nagoya y sus colegas en Japón, y publicados en la revista Advanced Materials, son prometedores para el desarrollo de materiales y métodos de dispositivos que puedan utilizarse en el procesamiento óptico de información cuántica.
Las partículas de luz llamadas fotones tienen propiedades interesantes que pueden aprovecharse para almacenar y transportar datos, y son muy prometedoras para su uso en la informática cuántica.
Para ello, la información se almacena primero en electrones que luego interactúan con la materia para generar fotones portadores de datos. La información puede codificarse en la dirección del espín de un electrón, al igual que se almacena en forma de 0 y 1 en los "bits" de los ordenadores. Los datos también pueden almacenarse cuando los electrones ocupan los "valles" que se encuentran en las bandas de energía entre las que se mueven mientras orbitan un átomo. Cuando estos electrones interactúan con materiales emisores de luz específicos, generan una "luz polarizada en el valle" que se retuerce y que tiene el potencial de almacenar grandes cantidades de datos.
Hasta ahora, sin embargo, los científicos sólo han conseguido generar este tipo de luz polarizada circularmente utilizando imanes y temperaturas muy frías, lo que hace que la técnica sea poco práctica para su uso generalizado.
Los físicos aplicados de la Universidad de Nagoya Taishi Takenobu y Jiang Pu dirigieron un equipo de científicos para desarrollar un método controlado eléctricamente a temperatura ambiente para generar esta luz polarizada en forma de valle quiral.
En primer lugar, hicieron crecer una monocapa de disulfuro de tungsteno semiconductor sobre un sustrato de zafiro y la cubrieron con una película de gel iónico. Se colocaron electrodos en cada extremo del dispositivo y se aplicó un pequeño voltaje. Esto generó un campo eléctrico y, en última instancia, produjo luz. El equipo descubrió que la luz quiral se observaba entre los -193 grados Celsius y la temperatura ambiente desde las partes del dispositivo en las que el sustrato de zafiro se tensaba de forma natural como resultado del proceso sintético. Sin embargo, sólo podía generarse en las zonas sin tensión a temperaturas mucho más frías. Los científicos llegaron a la conclusión de que la deformación desempeñaba un papel crucial en la generación de luz polarizada en forma de valle a temperatura ambiente.
A continuación, fabricaron una etapa de flexión en la que colocaron un dispositivo de disulfuro de tungsteno sobre un sustrato de plástico. Utilizaron la etapa de flexión para aplicar la tensión a su material, conduciendo una corriente eléctrica en la misma dirección de la tensión y generando luz polarizada en forma de valle a temperatura ambiente. Al aplicar un campo eléctrico al material, la luz quiral pasó de moverse en una dirección a hacerlo en la otra.
"Nuestro uso de semiconductores monocapa tensados es la primera demostración de un dispositivo emisor de luz que puede generar y conmutar eléctricamente luz polarizada circularmente a derecha e izquierda a temperatura ambiente", afirma Takenobu.
El equipo seguirá optimizando su dispositivo con el objetivo de desarrollar fuentes de luz quirales prácticas.
Fuentes, créditos y referencias:
Jiang Pu et al, Room‐Temperature Chiral Light‐Emitting Diode Based on Strained Monolayer Semiconductors, Advanced Materials (2021). DOI: 10.1002/adma.202100601
Imágen: El equipo ha desarrollado un diodo emisor de luz quiral, sintonizable eléctricamente y a temperatura ambiente, basado en semiconductores monocapa tensados. Crédito: Nagoya Univ. Takenobu Lab