Investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer (RPI) son técnicas innovadoras innovadoras para manipular materiales utilizando la luz, una estrategia que podría hacer campos revolucionarios como la producción de chips informáticos y la tecnología de energía. Este esfuerzo interdisciplinario combina la experiencia del profesor de física Moussa N’Gom y el profesor de ciencia de los materiales Edwin Fohtung para descubrir nuevas propiedades de materiales que son esenciales para los dispositivos electrónicos modernos.
Utilizando un amplio espectro de la luz visible hasta las radiografías, los investigadores son métodos desarrollados para estudiar y controlar las propiedades del material de manera que anteriormente eran inaccesibles. Hallazgos recientes publicados en la revista Advanced Materials enfatizan sus avances en el uso de la luz «retorcida» para cambiar la polarización de los materiales ferroeléctricos. A diferencia de los métodos tradicionales que tratan los fotones de luz como instrumentos contundentes, el enfoque innovador del equipo trata con los fotones como herramientas de precisión, para que puedan manipular cuidadosamente los campos eléctricos internos a nivel atómico.
Esta técnica avanzada promete un progreso significativo en los dispositivos de memoria de acceso aleatorio ferroeléctrico (FERAM) no luchador que están listos para ser más compactos, más rápidos y capaces de almacenar más datos que las tecnologías existentes. «El uso de la luz retorcida para manipular texturas de polarización representa una estrategia poderosa y emergente para diseñar dispositivos FERAM», señaló Fohtung, y enfatizó el potencial de mejorar la seguridad y la eficiencia en el almacenamiento de información.
En un segundo estudio significativo, N’Gom y Fohtung Realtime han registrado tres imágenes dimensionales de cambios atómicos dentro de nanocristales separados, en particular tungstate de bismut (Biiber Wo₆), porque estaban sujetos a calor, gases y luz. Mediante el uso de imágenes difractivas de Bragg Coherente (BCDI), el equipo permitió observar los nanocristales en acción, de modo que se les asigne efectivamente la ‘visión X -Ray’ a su comportamiento e integridad estructural en condiciones prácticas.
Debido a estas observaciones, han descubierto ideas críticas en catálisis y materiales energéticos. Por ejemplo, identificaron que la exposición intensa a la luz aseguró que el tungstate de bismuto experimentó cambios estructurales, mejorando la superficie para las interacciones químicas. También descubrieron que la luz podría causar un cambio de fase en el material, lo que cambia las propiedades catalíticas entre los metales y las situaciones semiconductoras, ofreciendo un mecanismo robusto para organizar reacciones químicas.
«Los materiales catalíticos fotográficos son importantes para su capacidad para usar energía de la luz para controlar las reacciones químicas», explicó N’Gom, con énfasis en las implicaciones de la luz estructurada para mejorar la actividad y la eficiencia del material. Esta investigación de cooperación no solo muestra el potencial para mejorar las tecnologías existentes, sino que también abre carreteras para el diseño de materiales más inteligentes y eficientes de nivel molecular.
La naturaleza innovadora de este trabajo ilustra la dedicación de RPI a la investigación interdisciplinaria, según Gyorgy Korniss, Jefe de Física, Física Aplicada y Departamento de Astronomía. Las técnicas avanzadas de imágenes y los métodos de manipulación innovadores significan un salto para crear dispositivos avanzados que desempeñen un papel crucial en el progreso tecnológico en las próximas décadas.
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