Pulsos láser propician una nueva fase de la materia

Un experimento de física con pulsos láser ultrarrápidos ha deparado una fase de la materia nunca antes observada, en un material exótico.

Agregar energía a cualquier material, como calentarlo, casi siempre hace que su estructura sea menos ordenada. El hielo, por ejemplo, con su estructura cristalina, se derrite para convertirse en agua líquida, sin ningún orden.

Pero en nuevos experimentos realizados por físicos en el MIT y en otros lugares, sucede lo contrario: cuando un patrón llamado onda de densidad de carga en un determinado material es golpeado con un pulso láser rápido, se crea una onda de densidad de carga completamente nueva, y un estado altamente ordenado se prduce en lugar del desorden esperado. El sorprendente hallazgo podría ayudar a revelar propiedades invisibles en materiales de todo tipo.

El descubrimiento se informa en la revista Nature Physics, en un artículo de investigación encabezado por los profesores del MIT (Massachusetts Institute of Technology) Nuh Gedik y Pablo Jarillo-Herrero.

Los experimentos hicieron uso de un material llamado tritellurida de lantano, que naturalmente se forma en una estructura en capas. En este material, se forma espontáneamente un patrón de electrones en forma de onda en regiones de alta y baja densidad, pero se limita a una sola dirección dentro del material. Pero cuando se golpea con una ráfaga ultrarrápida de luz láser, –de menos de un picosegundo de largo, o menos de una billonésima de segundo–, ese patrón, llamado onda de densidad de carga o CDW, se borra, y aparece un nuevo CDW, en ángulo recto con el original.

Este nuevo CDW perpendicular es algo que nunca antes se había observado en este material. Existe solo por un instante, desapareciendo en unos pocos picosegundos más. A medida que desaparece, el original vuelve a la vista, lo que sugiere que su presencia había sido de alguna manera suprimida por el nuevo.

Gedik explica que, en los materiales ordinarios, la densidad de electrones dentro del material es constante en todo su volumen, pero en ciertos materiales, cuando se enfrían por debajo de una temperatura específica, los electrones se organizan en un CDW con regiones alternas de alta y baja densidad de electrones. En tritellurida de lantano, o LaTe3, el CDW está en una dirección fija dentro del material. En las otras dos dimensiones, la densidad electrónica permanece constante, como en los materiales ordinarios.

La versión perpendicular del CDW que aparece después del estallido de luz láser nunca antes se había observado en este material, dice Gedik en un comunicado. “Parpadea brevemente y luego desaparece”, dice Kogar, para ser reemplazado por el patrón CDW original que vuelve a aparecer de inmediato. Gedik señala que “esto es bastante inusual. En la mayoría de los casos, cuando agrega energía a un material, reduce el orden “.

“Es como si estos dos tipos de CDW estuvieran compitiendo: cuando uno aparece, el otro desaparece”, dice Kogar. “Creo que el concepto realmente importante aquí es la fase de competencia”.

Fuente: EP

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