[ Back to EurekAlert! ] PUBLIC RELEASE DATE: 21 julio 2005

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Uno de los fenómenos más rápidos de la dinámica electrónica

La revista Nature publica esta semana una investigación sobre dinámica electrónica ("Direct observation of electron dynamics in the attosecond domain") en la que han participado, junto a otros investigadores, los profesores Daniel Sánchez-Portal y Pedro Miguel Etxenike, del Donostia International Physics Center (DIPC).

La parte experimental del estudio ha sido realizada por un grupo de investigadores pertenecientes a varios laboratorios alemanes mientras que la explicación teórica desde la física cuántica de lo observado se ha realizado en San Sebastián.

El trabajo proporciona la respuesta a la siguiente pregunta: ¿Cuánto tarda un electrón en viajar desde un átomo hasta otro átomo vecino? La principal conclusión es que este tiempo es más breve de lo que era posible medir hasta ahora. En este estudio se analiza la dinámica de los electrones para el caso de átomos de azufre depositados sobre una superficie de metal (rutenio). Los electrones saltan desde el azufre al substrato metálico en alrededor de 320 attosegundos (1 attosegundo es 0,000000000000000001 segundos). Para hacernos una idea de lo pequeño de este número podemos decir que un attosegundo sería a un segundo lo que éste último, un segundo, sería a la edad del universo (unos 14.000 millones de años).

La principal novedad de este trabajo reside en que ha sido posible medir un tiempo de transferencia de carga entre un átomo y una superficie en el rango de los attosegundos y que, simultáneamente, los detalles del proceso hayan sido desentrañados utilizando la mecánica cuántica por dos físicos teóricos de la UPV/EHU. El fenómeno estudiado se sitúa entre los más rápidos jamás observados directamente en la física de estado sólido, y demuestra que es posible obtener información sobre la dinámica de los electrones con extraordinaria resolución. Para alcanzar esta resolución es necesario utilizar un "aparato" de medida igualmente preciso, en este caso, el reloj lo proporcionan las transiciones electrónicas dentro del mismo átomo.

El interrogante sobre el tiempo que necesitan los electrones para viajar entre distintos centros atómicos es muy relevante para un gran número de fenómenos. Es importante para optimizar el diseño de los materiales que compondrán los futuros dispositivos electrónicos (los campos de la nanoelectrónica y electrónica molecular). En particular, la técnica utilizada permite distinguir entre los distintos valores del "espín" electrónico (razón giromagnética), abriendo nuevas vías de estudio en el campo de la "espintrónica", una nueva electrónica en la que la clave no es la carga del electrón como en la electrónica convencional, sino el espín. Los procesos de transferencia de carga son también cruciales para la vida (fotosíntesis), la producción de energía (células fotovoltaicas) y, en general, para la foto y electroquímica.

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Notas

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