Los plasmas, gases calientes que consisten en electrones, iones, átomos y moléculas que se mueven de manera caótica, se pueden encontrar dentro de las estrellas, pero también se crean artificialmente utilizando equipos especiales en el laboratorio. Si un plasma entra en contacto con un sólido, como la pared del equipo de laboratorio, bajo ciertas circunstancias la pared cambia fundamental y permanentemente: los átomos y las moléculas del plasma pueden depositarse sobre el material sólido, o los iones energéticos del plasma pueden eliminar átomos del sólido y deformarloso incluso destruir su superficie.
Un equipo del Instituto de Física Teórica y Astrofísica de la Universidad de Kiel CAU ha descubierto ahora un nuevo efecto sorprendente, en el que las propiedades electrónicas del material sólido, como su conductividad eléctrica, se pueden cambiar de forma controlada, extremadamentede manera rápida y reversible, por impacto de iones. Sus resultados fueron publicados recientemente en la revista Cartas de revisión física .
Durante más de 50 años, los científicos de los campos de la física del plasma y la ciencia de los materiales han estado investigando los procesos en la interfaz entre plasmas y sólidos. Sin embargo, hasta hace poco, los procesos que ocurren dentro del sólido se han descrito solo de una manera simplificada.Por lo tanto, las predicciones precisas no han sido posibles y las nuevas aplicaciones tecnológicas generalmente se encuentran mediante prueba y error.
Los científicos de Kiel también han estado investigando la interfaz plasma-sólido durante muchos años, desarrollando nuevos diagnósticos experimentales, modelos teóricos y aplicaciones tecnológicas. Pero en su estudio recientemente publicado, el equipo de investigación dirigido por el profesor Michael Bonitz logró un nuevo nivel de simulaciónExactitud. Examinaron los procesos en el sólido con alta resolución temporal y pudieron seguir "en vivo" cómo reaccionan los sólidos cuando son bombardeados con energéticos iones de plasma.
Para describir estos procesos ultrarrápidos en la escala de unos pocos femtosegundos un femtosegundo es una cuadrillonésima parte de un segundo, el equipo aplicó por primera vez métodos de simulación mecánica cuántica de precisión de muchas partículas ". Resultó que los ionespuede excitar significativamente los electrones en el sólido. Como consecuencia, dos electrones pueden ocupar una sola posición de red y, por lo tanto, formar un llamado dobleón ", explicó Bonitz. Este efecto ocurre en ciertas nanoestructuras, por ejemplo en las llamadas nanocintas de grafeno. Se trata de tiras hechas de una sola capa de átomos de carbono, que actualmente están atrayendo un gran interés para futuras aplicaciones en nanoelectrónica, debido a sus propiedades mecánicas y eléctricas únicas que incluyen una flexibilidad y conductividad extremadamente altas. A través de la producción controlada de tales dobles, sepuede ser posible alterar las propiedades de tales nanocintas de manera controlada.
"Además, pudimos predecir que este efecto también se puede observar en redes ópticas en gases ultrafríos", dijo Bonitz. Por lo tanto, los resultados de los científicos de Kiel también son importantes incluso más allá de los límites del campo.de interacción plasma-sólido. Ahora, los físicos están buscando las condiciones óptimas en las que el efecto también se pueda verificar experimentalmente en plasmas creados en el laboratorio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kiel . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :