"Las comunicaciones modernas se basan en gran medida en la luz, especialmente las ondas electromagnéticas y las corrientes eléctricas. Sin embargo, el sonido puede viajar en ciertos medios donde la luz y las corrientes eléctricas no pueden desplazarse, por ejemplo, los océanos", explica Michael Hilke, profesor asociado de física y coautor del estudio. "Las ondas sonoras también pueden tener aplicaciones prácticas en el cuerpo humano."
Imagen ilustrativa Pixabay
El aparato fue construido y analizado en la Universidad McGill y en el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (CNRC). El material fue sintetizado en la Universidad de Princeton.
Los electrones rápidos producen vibraciones similares a las vibraciones sonoras. El dispositivo hace pasar una corriente eléctrica a través de una capa de cristal bidimensional y atrapa electrones en un canal situado en una zona de apenas unos átomos de espesor. Los científicos descubrieron que cuando los electrones eran empujados con suficiente fuerza a través de este canal, liberaban energía en forma de ondas de vibraciones similares a vibraciones sonoras —los fonones—, según patrones predecibles y modulables.
Para obtener este efecto, deben enfriar el dispositivo a temperaturas comprendidas entre 10 millikelvin y 3,9 kelvin, aproximadamente, para hacer el comportamiento de los electrones más predecible y permitir la observación de efectos cuánticos, que ocurren cuando la materia se comporta como ondas en lugar de como partículas sólidas.
"A temperatura cero —es decir, en el universo de la física cuántica—, no se produce ningún sonido, a menos que los electrones se muevan juntos a la velocidad del sonido o a una velocidad superior", explica Michael Hilke. "Estudios anteriores permitieron observar efectos conexos cuando los electrones se movían a una velocidad cercana a la del sonido." "Empujamos el sistema mucho más allá de ese punto y mostramos que es necesario reevaluar las teorías existentes para tener en cuenta que los electrones pueden estar muy calientes, incluso si la temperatura del cristal anfitrión está cerca del cero absoluto."
Nuevos materiales podrían acelerar la velocidad. Michael Hilke señala que el siguiente paso consistirá en estudiar otros materiales de fabricación, como el grafeno, para acelerar aún más el funcionamiento del dispositivo.
Esta aceleración podría abrir camino a una tecnología de comunicaciones de alta velocidad, así como al desarrollo de herramientas de detección, materiales biológicos y sistemas médicos avanzados.
"Los fonones son difíciles de generar y dominar; por eso exploramos nuevos esquemas." "De manera más general, buscamos comprender la circulación y conversión de la corriente eléctrica y la energía dentro de materiales electrónicos avanzados", precisa.
El estudio El artículo "Resonant magnetophonon emission by supersonic electrons in ultrahigh-mobility two-dimensional systems", de Michael Hilke y colaboradores, fue publicado en la revista Physical Review Letters.