MADRID, 8 de febrero (EUROPA PRESS)-
Los científicos suizos han podido medir el retardo ultracorto de la fotoemisión electrónica sin utilizar un reloj, un gran avance en investigación fundamental y tecnología de punta.
Cuando la luz incide sobre ciertos materiales, hace que estos emitan electrones. Esto se llama “fotoemisión” y Fue descubierto por Albert Einstein en 1905.lo que le valió el Premio Nobel.
Pero sólo en los últimos años, con los avances en la tecnología láser, los científicos han podido acercarse a los períodos de tiempo increíblemente cortos de la fotoemisión.
Los investigadores de la EPFL han determinado ahora un retraso de una milmillonésima de milmillonésima de segundo en la fotoemisión midiendo el espín de los electrones fotoemitidos sin necesidad de pulsos láser ultracortos. El descubrimiento se publica en Physical Review Letters.
La fotoemisión ha demostrado ser un fenómeno importante, que constituye una plataforma para técnicas de espectroscopia de vanguardia que permiten a los científicos estudiar las propiedades de los electrones en un sólido.
Una de estas propiedades es el giro, una propiedad cuántica intrínseca de las partículas que las hace parecer como si estuvieran girando alrededor de su eje. El grado en que este eje está alineado hacia una dirección particular se llama polarización de espín, que es lo que confiere a algunos materiales, como el hierro, propiedades magnéticas.
Aunque ha habido grandes avances en el uso de la fotoemisión y la polarización de espín de los electrones fotoemitidos, no se ha explorado con gran detalle la escala de tiempo en la que tiene lugar todo este proceso. La suposición común es que, una vez que la luz incide sobre el material, los electrones se excitan y emiten instantáneamente. Pero estudios más recientes que utilizan tecnología láser avanzada han cuestionado esto, demostrando que realmente existe un retraso de tiempo en la escala de attosegundos.
El laboratorio de Hugo Dil de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), con colegas de Alemania, demostró que durante la fotoemisión, la polarización del espín de los electrones emitidos puede relacionarse con tiempos de retardo de attosegundos de la fotoemisión. Más importante aún, lo han demostrado sin necesidad de ninguna resolución o medición experimental en el tiempo; esencialmente, sin necesidad de un reloj.
Para ello, los científicos utilizaron un tipo de espectroscopia de fotoemisión (SARPES) para medir el giro de los electrones fotoemitidos desde un cristal de cobre.
“Con los láseres se puede medir directamente el tiempo de espera entre diferentes procesos, pero es difícil determinar cuándo comienza un proceso: tiempo cero”, afirma. en una declaración Mauro Fanciulli, estudiante de doctorado del grupo de Dil y primer autor del artículo. “Pero en nuestro experimento medimos el tiempo indirectamente, por lo que no tenemos ese problema y podríamos tener acceso a una de las escalas de tiempo más cortas jamás medidas. Las dos técnicas (giro y láser) son complementarias y juntas pueden producir un mundo completamente nuevo de información”.
La información sobre la escala de tiempo de la fotoemisión se incluye en la función de onda de los electrones emitidos.. Ésta es una descripción cuántica de la probabilidad de que se pueda encontrar un electrón determinado en un momento dado. Utilizando SARPES, los científicos pudieron medir el espín de los electrones, lo que a su vez les permitió acceder a las propiedades de su función de onda.
“El trabajo es una prueba de principio que puede desencadenar una investigación más fundamental y aplicada”, dice Hugo Dil. “Se trata de la naturaleza fundamental del tiempo mismo y ayudará a comprender los detalles del proceso de fotoemisión, pero también se puede utilizar en espectroscopia de fotoemisión en materiales de interés”. Algunos de estos materiales incluyen grafeno y superconductores de alta temperatura, que Dil y sus colegas estudiarán a continuación.
