Interruptor de luz para electrones: los investigadores crean una interfaz conductora en materiales de níquelato
Un paso importante hacia la electrónica controlada por la luz
Anuncios
Mediante luz ultravioleta (UV), unos científicos han conseguido activar y desactivar en cuestión de segundos un estado extremadamente conductor en la interfaz entre dos materiales de óxido. Este "interruptor de luz para electrones" recién descubierto es un paso importante hacia la electrónica controlada por luz y podría desempeñar también un papel en la superconductividad algún día. Los resultados se han publicado en Nature Materials. El equipo internacional de investigación está formado por la física teórica Rossitza Pentcheva (Universidad de Duisburgo-Essen) y su antiguo colega, el Dr. Benjamin Geisler (Universidad de Florida).
El aspecto clave de nuestro trabajo es que un estado excepcionalmente conductor puede encenderse y apagarse únicamente con luz, casi como si se accionara un interruptor", explica la profesora Pentcheva, del Departamento de Física de la Universidad de Duisburgo-Essen (UDE). Esto abre nuevas posibilidades para manipular la superconductividad de los níquelatos mediante pulsos de luz ultrarrápidos".
En el centro de la investigación se encuentra el NdNiO₂, un representante de los llamados niquelatos de capa infinita. Esta clase de materiales es similar a los superconductores de alta temperatura de óxido de cobre y ha acaparado cada vez más atención en los últimos años, ya que se convierten en superconductores en condiciones específicas.
Ya en 2020, Geisler y Pentcheva predijeron que en la interfaz entre el niquelato NdNiO₂ y el aislante titanato de estroncio (SrTiO₃) podría formarse el llamado gas bidimensional de electrones, una capa extremadamente fina en la que los electrones se mueven casi sin resistencia. Estos estados se consideran clave para futuros avances en nanoelectrónica, espintrónica e información cuántica. Sin embargo, en experimentos anteriores este gas de electrones no aparecía, ya que los átomos de la interfaz se mezclaban con más fuerza de la esperada, como muestra un estudio en colaboración de las universidades de Cornell, Stanford y Duisburg-Essen publicado en 2023 en Nature Materials.
El equipo internacional de investigación empleó ahora la luz como estímulo selectivo: en sus experimentos, iluminaron la interfaz con luz ultravioleta mientras medían simultáneamente su conductividad eléctrica. Paralelamente, Geisler y Pentcheva realizaron simulaciones de mecánica cuántica en el superordenador de la UDE para describir con precisión el comportamiento de los electrones.
Cuando se enciende la luz, el material cambia bruscamente: su resistencia eléctrica se reduce hasta en un factor de cien mil: la muestra conduce de repente unas 100.000 veces mejor", explica Pentcheva. El efecto se debe a un minúsculo campo eléctrico en la interfaz, que canaliza los electrones inducidos por UV a lo largo de una pista invisible hasta una capa ultrafina. Allí, se mueven con notable facilidad y forman un gas de electrones altamente conductor. En cuanto se apaga la luz, el estado desaparece por completo: el material vuelve a su estado original sin ningún cambio duradero.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
David Sanchez-Manzano, G. Krieger, A. Raji, B. Geisler, H. Sahib, V. Humbert, H. Jaffrès, J. Santamaría, R. Pentcheva, A. Gloter, D. Preziosi, Javier E. Villegas; "Giant photoconductance at infinite-layer nickelate/SrTiO3 interfaces via an optically induced high-mobility electron gas"; Nature Materials, 2025-10-10
Más noticias del departamento ciencias
