Luz esparcida, femtosegundos y aplicaciones del dióxido de vanadio

El número del 21 de octubre de 2013 de la prestigiosa revista Journal of Applied Physics incluyó un artículo del Profesor Sergiy Lysenko, del Departamento de Física del RUM, y sus colaboradores Félix Fernández, Huimin Liu (recientemente jubilado) y Armando Rúa (estudiante egresado), todos del mismo Departamento.  El artículo demostró la aplicación de una novedosa técnica para detección ultra-rápida de luz esparcida (“scattering”) en el estudio de la transición de aislante a metal del dióxido de vanadio (VO2) y verificó que existen diferencias substanciales entre dos mecanismos distintos que provocan la transición: uno termal y otro inducido por pulsos de luz ultra-cortos.

El VO2 es un compuesto polimorfo que presenta características eléctricas y ópticas marcadamente distintas en dos de sus fases cristalinas posibles: monoclínica (designada M1) y tetragonal –tipo rutilo–  (designada R). La transición entre ambas, que es reversible, ha sido estudiada desde hace medio siglo tanto por el interés fundamental en este tipo de transición entre dos fases sólidas con características electrónicas contrastantes como por las aplicaciones técnicas que puede permitir, incluyendo ventanas “inteligentes”, memorias y otros dispositivos ópticos para computación que usen luz en vez de cargas eléctricas.  Más recientemente se encontró que la transición M1 → R puede ser inducida en tiempos de orden de 100 femtosegundos (más cortos que el tiempo que le toma a la luz viajar una distancia igual al grosor de una hoja de papel) mediante iluminación con pulsos de luz láser intensa.

[sus] aplicaciones técnicas… ventanas “inteligentes”, memorias y otros dispositivos ópticos para computación que usen luz en vez de cargas eléctricas.

Esta sorprendente respuesta del VO2, que lo hizo aun más interesante, fue verificada y estudiada por varios grupos de investigadores, incluyendo el grupo del Departamento de Física del RUM, liderado entonces por el Dr. Liu, y sigue siendo objeto de investigación por varios grupos en Estados Unidos y en Alemania.  El trabajo del Dr. Lysenko y sus colaboradores ofrece la posibilidad de distinguir más claramente entre cambios electrónicos –que pueden ocurrir casi instantáneamente–  y cambios estructurales –que requieren desplazamientos atómicos– durante la transición.

Felicitamos a nuestros investigadores por este logro, producto de una investigación subvencionada por la NSF y por la Facultad de Artes y Ciencias.

Fig4

Para acceder al artículo, aquí tienen la referencia y el enlace:

Copyright (2013) American Institute of Physics. This article may be downloaded for personal use only. Any other use requires prior permission of the author and the American Institute of Physics.

The following article appeared in J. Appl. Phys. 114, 153514 (2013), and may be found at http://dx.doi.org/10.1063/1.4826074

Para una imagen en movimiento sobre el comportamiento de la luz esparcida, favor de pulsar en la descripción que se ofrece a continuación:

Movie-2.mov shows light scattering for thermally induced insulator-to-metal and metal-to-insulator phase transition. Left upper panel: the log(BSDF) scattering indicatrix. Right upper panel:  the temperature-dependent change of scattering signal. Lower panel: hysteretic evolution of VO2 scattering signal integrated over hemisphere.

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