El poder cuántico oculto del grafeno podría revolucionar la electrónica futura

Grafeno es una forma notable de carbono, compuesta por una sola capa de átomos conectados que tiene solo un átomo de grosor. A pesar de su delgadez, es altamente estable y conduce electricidad de manera excepcional. Debido a estas características, el grafeno es considerado un "material milagroso" y ya se explora para pantallas electrónicas flexibles, sensores altamente sensibles, baterías avanzadas y celdas solares de próxima generación.

Un nuevo estudio liderado por la Universidad de Göttingen, en colaboración con equipos de Braunschweig, Bremen y Friburgo, demostró que el grafeno podría ser capaz de aún más. Por primera vez, los científicos observaron directamente los "efectos Floquet" en el grafeno. Este hallazgo resuelve una cuestión científica de larga data: la ingeniería Floquet, una técnica en la que pulsos de luz modifican con precisión las propiedades de un material, también puede funcionar en materiales cuánticos metálicos y semimetálicos como el grafeno. La investigación fue publicada en Nature Physics.

Pruebas directas de los estados Floquet en el grafeno

Para investigar estos efectos, el equipo utilizó la microscopía de momento de femtosegundos, un método que permite a los investigadores capturar cambios extremadamente rápidos en el comportamiento electrónico. Las muestras de grafeno fueron iluminadas con ráfagas rápidas de luz y luego examinadas con un pulso retrasado para seguir cómo respondieron los electrones en intervalos de tiempo ultracortos.

"Nuestras mediciones prueban claramente que los 'efectos Floquet' ocurren en el espectro de fotoemisión del grafeno", afirmó el Dr. Marco Merboldt de la Universidad de Göttingen, primer autor del estudio. "Esto deja en claro que la ingeniería Floquet realmente funciona en estos sistemas, y el potencial de este descubrimiento es enorme." Sus resultados demuestran que la ingeniería Floquet es efectiva en una amplia gama de materiales, acercando a los científicos a la capacidad de moldear materiales cuánticos con características específicas utilizando pulsos láser en intervalos extremadamente cortos.

Materiales cuánticos controlados por luz para tecnologías futuras

La capacidad de ajustar materiales con tal precisión podría sentar las bases para futuras electrónicas, computadoras y sensores altamente avanzados. El profesor Marcel Reutzel, quien lideró el proyecto en Göttingen junto con el profesor Stefan Mathias, explicó: "Nuestros resultados abren nuevas formas de controlar los estados electrónicos en materiales cuánticos con luz. Esto podría llevar a tecnologías en las que los electrones se manipulan de manera dirigida y controlada."

Reutzel continuó: "Lo que es particularmente emocionante es que esto también nos permite investigar propiedades topológicas. Estas son propiedades especiales, muy estables, que tienen un gran potencial para desarrollar computadoras cuánticas confiables o nuevos sensores para el futuro."

Esta investigación fue apoyada por la Fundación Alemana de Investigación (DFG) a través del Centro de Investigación Colaborativa de la Universidad de Göttingen "Control de la Conversión de Energía a Escalas Atómicas".