Los científicos, por primera vez, han identificado un método para visualizar el comportamiento cuántico de los electrones en una superficie. Los hallazgos presentan un paso prometedor hacia la capacidad de manipular y controlar el comportamiento de electrones de alta energía o "calientes"..
Se usó un microscopio de túnel de barrido para inyectar electrones en una superficie de silicio, decorada con moléculas de tolueno. Cuando la carga inyectada se propagó desde la punta, indujo a las moléculas a reaccionar y 'despegarse' de la superficie.
Al medir las posiciones atómicas precisas desde las cuales las moléculas partieron en la inyección, el equipo pudo identificar que los electrones estaban gobernados por la mecánica cuántica cerca de la punta, y luego por un comportamiento más clásico más alejado.
El equipo descubrió que el despegue molecular fue "suprimido" cerca del punto de inyección de carga, porque el comportamiento clásico fue inhibido. El número de reacciones cerca de la punta aumentó rápidamente hasta alcanzar un radio, hasta 15 nanómetros de distancia,antes de ver una disminución relativamente lenta de las reacciones más allá de ese punto, más acorde con el comportamiento clásico. Este radio, en el que el comportamiento cambia de cuántico a clásico, podría alterarse variando la energía de los electrones inyectados.
La investigación, publicada en Comunicaciones de la naturaleza , es el resultado de una colaboración continua entre la Universidad de Birmingham y la Universidad de Bath.
El profesor Richard Palmer, de la Universidad de Birmingham, explicó: "Cuando un electrón es capturado por una molécula de tolueno, vemos que la molécula despega de la superficie; imagínese que el módulo de aterrizaje del Apolo abandona la superficie de la luna. Al comparar antes ydespués de las imágenes de la superficie, medimos el patrón de estos sitios de lanzamiento molecular y revelamos el comportamiento de los electrones de una manera que antes no era posible.
"Estos hallazgos se realizan, de manera crucial, a temperatura ambiente. Muestran que el comportamiento cuántico de los electrones que es fácilmente accesible a temperaturas cercanas al cero absoluto -273 ° C! Persiste bajo las condiciones más templadas de temperatura ambiente y másuna escala "grande" de 15 nanómetros. Estos hallazgos sugieren que los futuros dispositivos cuánticos a escala atómica podrían funcionar sin la necesidad de un tanque de refrigerante de helio líquido ".
El Dr. Peter Sloan, de la Universidad de Bath, agregó: "Los electrones calientes son esenciales para una serie de procesos; ciertas tecnologías dependen completamente de ellos. Pero son notoriamente difíciles de observar debido a su corta vida útil, aproximadamente unmillonésima de una billonésima de segundo. Esta técnica de visualización nos da un nuevo nivel de comprensión ".
Ahora que el equipo ha desarrollado el método de visualización del transporte cuántico, el objetivo es comprender cómo controlar y manipular la función de onda del electrón. Esto podría ser inyectando electrones a través de un grupo de átomos de metal, o manipulando las superficiesellos mismos para aprovechar los efectos cuánticos de los electrones.
Las implicaciones de poder manipular el comportamiento de los electrones calientes son de largo alcance; desde mejorar la eficiencia de la energía solar hasta mejorar la focalización de la radioterapia para el tratamiento del cáncer.
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Materiales proporcionado por Universidad de Birmingham . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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