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Desarrollan un método para cartografiar átomos en 3D con un micróscopo cuántico
Desarrollan un método para cartografiar átomos en 3D con un micróscopo cuántico
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Un grupo de científicos logró cartografiar átomos en 3D con una sola imagen. Esta técnica innovadora permitirá realizar más rápido los experimientos de... 27.03.2024, Sputnik Mundo
2024-03-27T17:27+0000
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Desde hace más de una década, los físicos pueden medir la ubicación de átomos individuales con una precisión inferior a una milésima de milímetro utilizando un tipo especial de microscopio. Sin embargo, hasta ahora este método solo ha proporcionado las coordenadas X e Y. Al deformar la luz emitida por los átomos, los investigadores han añadido ahora una posición Z vertical que describe a qué distancia arriba se sitúa un átomo.Aunque los científicos ya han trazado gráficos de átomos en tres dimensiones espaciales, los métodos actuales requieren múltiples exposiciones de imagen y carecen de la alta resolución de la microscopía de gas cuántico. Ahora se puede hacer mucho más rápido, midiendo las tres dimensiones en una sola instantánea.La dirección en la que apunta esta mancuerna depende de la distancia que ha tenido que recorrer la luz desde el átomo hasta la cámara. Calculando esa distancia mediante una hábil operación matemática aplicada a la forma de la mancuerna, se puede medir la ubicación de los átomos a lo largo del eje Z. Este nuevo conocimiento proporciona a los investigadores herramientas más precisas para experimentos cuánticos en los que se requiere precisión y control.El equipo confía en que la técnica que han diseñado pueda ser mejorada en el futuro y adaptada a otras configuraciones, más allá de la microscopía de gas cuántico. Y lo que es más, podría ser posible desarrollar nuevos materiales cuánticos con este método, materiales hechos a medida y para conseguir resultados específicos. Todavía hay mucho que desconocemos sobre el Universo a las escalas más pequeñas, pero esto debería ayudar."Por ejemplo, podríamos investigar qué efectos de la mecánica cuántica se producen cuando los átomos están dispuestos en un orden determinado. Esto nos permitiría simular hasta cierto punto las propiedades de los materiales tridimensionales sin tener que sintetizarlos", concluye la física cuántica Carrie Weidner, de la Universidad de Brístol.La investigación fue publicada en Physical Review A.
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Desarrollan un método para cartografiar átomos en 3D con un micróscopo cuántico
Un grupo de científicos logró cartografiar átomos en 3D con una sola imagen. Esta técnica innovadora permitirá realizar más rápido los experimientos de microscopía cuantíca y, además, podría ayudar a desarrollar nuevos materiales cuánticos y ampliar nuestros conocimientos de la esencia del universo.
Desde hace más de una década, los físicos pueden medir la ubicación de átomos individuales con una precisión inferior a una milésima de milímetro utilizando un tipo especial de microscopio. Sin embargo, hasta ahora este método solo ha proporcionado las coordenadas X e Y. Al deformar la luz emitida por los átomos, los investigadores han añadido ahora una posición Z vertical que describe a qué distancia arriba se sitúa un átomo.
Aunque los científicos ya han trazado gráficos de átomos en tres dimensiones espaciales, los métodos actuales requieren múltiples exposiciones de imagen y carecen de la alta resolución de la microscopía de gas cuántico. Ahora se puede hacer mucho más rápido, midiendo las tres dimensiones en una sola instantánea.
"En lugar de las típicas motas redondas, el frente de onda deformado produce una forma de mancuerna en la cámara que gira sobre sí misma", explica el físico cuántico Andrea Alberti, de la Universidad de Bonn.
La dirección en la que apunta esta mancuerna depende de la distancia que ha tenido que recorrer la luz desde el átomo hasta la cámara. Calculando esa distancia mediante una hábil operación matemática aplicada a la forma de la mancuerna, se puede medir la ubicación de los átomos a lo largo del eje Z. Este nuevo conocimiento proporciona a los investigadores herramientas más precisas para experimentos cuánticos en los que se requiere precisión y control.
"La mancuerna actúa como la aguja de una brújula y nos permite leer la coordenada Z en función de su orientación", explica el físico cuántico Dieter Meschede, de la Universidad de Bonn.
El equipo confía en que la técnica que han diseñado pueda ser mejorada en el futuro y adaptada a otras configuraciones, más allá de la microscopía de gas cuántico. Y lo que es más, podría ser posible desarrollar nuevos materiales cuánticos con este método, materiales hechos a medida y para conseguir resultados específicos. Todavía hay mucho que desconocemos sobre el Universo a las escalas más pequeñas, pero esto debería ayudar.
"Por ejemplo, podríamos investigar qué efectos de la mecánica cuántica se producen cuando los átomos están dispuestos en un orden determinado. Esto nos permitiría simular hasta cierto punto las propiedades de los materiales tridimensionales sin tener que sintetizarlos", concluye la física cuántica Carrie Weidner, de la Universidad de Brístol.
La investigación
fue publicada en
Physical Review A.
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