Milán, 1 de marzo de 2022 – Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Milán y la Universidad de Rostock (Alemania) ha descubierto un nuevo tipo de transición de fase cuasicristalina in vitro realizada con luz láser. El descubrimiento se publicó recientemente en la popular revista Nature y podría allanar el camino para una comprensión integral del funcionamiento interno de los materiales complejos o sintéticos y su uso en aplicaciones avanzadas basadas en materiales controlados por fase.
“El descubrimiento de esta nueva transición de fase en los cuasicristales, además de representar un punto de inflexión en la comprensión de algunos de los fenómenos fundamentales de la materia cuántica, puede en el futuro allanar el camino para el desarrollo y tecnología de un nuevo tipo de material, completamente desconocido. hasta ahora, en el que podremos controlar sus propiedades y modificarlas simultáneamente y a voluntad: una nueva forma de materia más flexible y controlable que la forma que conocemos ahora.” dice Stefano Longhi del departamento de física del Politecnico di Milano.
Un ejemplo muy familiar de transición de fase es lo que se observa en los días de invierno: pequeñas desviaciones de 0 °C determinan si el agua existe en forma líquida o en forma de hielo sólido y nieve. El material también muestra transiciones menos perceptibles, y por lo tanto menos comunes, entre estados (o fases) que también pueden ser fundamentales para el funcionamiento de muchos dispositivos de uso común, desde chips de computadora hasta nuestros teléfonos celulares, por ejemplo, la capacidad o incapacidad del material. para conducir electricidad, o El intercambio de energía o moléculas con el entorno circundante.
Usando la última tecnología óptica, un equipo de físicos experimentales recientemente hizo un cuasicristal a partir de la luz (los cuasicristales no son estructuras perfectamente ordenadas, como los cristales, pero no están completamente desordenadas y se encuentran entre las estructuras más raras de la naturaleza) Se ha demostrado que las propiedades aparentemente independientes de esta materia exótica están estrechamente relacionadas con la realidad y pueden sufrir conjuntamente un cambio repentino.
Para estudiar las propiedades de este notable material, se simuló un cuasicristal en el laboratorio utilizando luz láser que se propagaba de manera enredada en fibras ópticas de kilómetros de largo. La compleja dinámica de la luz en estas fibras refleja fielmente el movimiento cuántico de los electrones en el cuasicristal.
Al estudiar la propagación de la luz en estos sistemas, se descubrió una transición trifásica, en la que las propiedades topológicas, la conductividad y el intercambio de energía entre el semicristal y su entorno cambian de manera abrupta pero simultánea.
Publicación original: S. Weidemann, M. Kremer, S. Longhi, A. Szameit, Una transición topológica trifásica en un semicristal flotante no hermítico. Naturaleza 601, 354–359 (2022).
(Los editores de «Le Scienze» no son responsables del texto de este comunicado de prensa, que se publica en su totalidad y sin cambios)
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