La investigación de materiales cuánticos ha experimentado un auge significativo en los últimos años, con el potencial de revolucionar diversas industrias como la minera, energética, de transporte y medtech. En este campo de investigación, se destaca una técnica conocida como espectroscopía fotoemisiva resuelta en tiempo y ángulo (TR-ARPES), que se ha convertido en una herramienta esencial para explorar las propiedades de los materiales cuánticos a través de la interacción de la luz y la materia.
TR-ARPES ha evolucionado rápidamente en las últimas dos décadas, como se describe en un reciente artículo de revisión publicado en la prestigiosa revista de física, Revisión de Física Moderna. El artículo, escrito por el Profesor Fabio Boschini del Institut national de la recherche scientifique (INRS), junto con sus colegas Marta Zonno del Canadian Light Source (CLS) y Andrea Damascelli del Instituto Quantum Matter de Steward Blusson de la UBC, resalta la creciente importancia de TR-ARPES en el estudio de la dinámica electrónica inducida por la luz y las transiciones de fase en una amplia gama de materiales cuánticos.
«La comunidad científica actualmente está investigando nuevos ‘botones de ajuste’ para manipular las propiedades de los materiales cuánticos, y la interacción luz-materia es uno de los elementos clave en este esfuerzo», señala el Profesor Boschini, un experto en espectroscopías ultra rápidas de la materia condensada. «TR-ARPES proporciona conocimientos invaluables sobre cómo la excitación lumínica modifica los estados electrónicos, con una resolución excepcional en tiempo, energía y momento.»
TR-ARPES ha inaugurado una nueva era de investigación en materiales cuánticos al permitir a los científicos observar y comprender cómo responden estos materiales cuando se sacan del equilibrio. Al manipular las propiedades de los materiales cuánticos mediante la luz, los investigadores pueden descubrir sus características ocultas y revelar nuevas posibilidades para aplicaciones tecnológicas.
El éxito de TR-ARPES se atribuye a la colaboración entre investigadores en espectroscopía de materia condensada (ARPES) y láseres ultra rápidos (fotónica). Este enfoque interdisciplinario ha permitido avances significativos en la tecnología láser, produciendo fuentes de luz con características precisas requeridas para experimentos TR-ARPES.
El Profesor Boschini colabora estrechamente con el Profesor François Légaré, un experto en ciencia y tecnología láser ultra rápida en INRS. Juntos, han establecido una estación final TR-ARPES de última generación con capacidades únicas de excitación de longitud de onda larga en el Laboratorio de Fuentes de Luz Láser Avanzado (ALLS).
«Estamos agradecidos por el apoyo de varias agencias de financiamiento, incluida la Fundación Canadiense para la Innovación, los gobiernos de Québec y Canadá, y LaserNetUS, lo que nos ha permitido abrir la estación final TR-ARPES en ALLS a investigadores nacionales e internacionales», señala el Profesor Légaré, Director del Centro de Investigación en Energía-Materiales-Telecomunicaciones.
Con su impacto comprobado en diversas ramas de la física y la química, TR-ARPES se ha convertido en una técnica madura en el campo de la investigación de materiales cuánticos. Los desarrollos experimentales y teóricos en curso, como los que tienen lugar en ALLS, indican que aún se esperan avances emocionantes en el horizonte.
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