Os cientistas de materiais poderão em breve controlar as propriedades dos materiais com luz.
Uma equipe composta por pesquisadores da Universidade de Kyoto e do Instituto de Tecnologia Kurume descobriu uma lei de escala que determina a geração harmônica de alta ordem no material de perovskita de camada sólida, Ca₂ RuO₄ .

A geração harmônica de alta ordem é um fenômeno óptico não linear onde fótons ultravioleta extremos são emitidos por um material como resultado de interações com luz de alta intensidade.

“O fenômeno, que foi observado pela primeira vez em sistemas de gás atômico, abriu caminho para a ciência attosecond”, diz o autor do estudo Kento Uchida. "Mas é um pouco mais imprevisível em alguns sólidos fortemente correlacionados, como Ca₂ RuO_4. "

Devido à forte interação entre os elétrons nesses sólidos, as características da geração harmônica de alta ordem só podem ser estabelecidas pela compreensão de como esses elétrons se movem na presença de luz.

Para resolver essa questão, que nunca foi confirmada experimentalmente, a equipe começou a observar a relação entre temperatura e emissão de fótons no Ca₂ RuO₄ . Eles usaram um pulso de infravermelho médio para medir e mapear a alta intensidade de geração harmônica em temperaturas de 50 extremamente baixas a 290 Kelvin moderados.

Na extremidade inferior, a equipe registrou geração harmônica de alta ordem várias centenas de vezes mais intensa do que à temperatura ambiente. As emissões de fótons continuaram a se intensificar com o aumento da energia do intervalo – a energia necessária para os elétrons conduzirem eletricidade – juntamente com a queda na temperatura.

A equipe descobriu que tais emissões ocorreram na fase isolante de Mott do material, onde a forte repulsão entre os elétrons e a alta energia do gap transformam o metal de condutor elétrico em isolante.

"Descobrimos que os harmônicos de alta ordem em materiais fortemente correlacionados dependem muito da energia do intervalo dos materiais", explica Uchida.

Essa lei de escala pode direcionar estudos teóricos para descrições mais refinadas de dinâmicas eletrônicas fora de equilíbrio em materiais fortemente correlacionados:uma questão central na física da matéria condensada.

Uchida conclui que suas "descobertas também fornecem uma base para o design de materiais para obter dispositivos ópticos não lineares mais eficientes".

A pesquisa foi publicada em Physical Review Letters . + Explorar mais

Novas possibilidades de detecção quântica com óptica não linear de diamantes