¿Qué es lo que hace al grafeno tan especial? Una buena parte de las propiedades extraordinarias del grafeno reside en el comportamiento de sus electrones. La estructura cristalina del grafeno, fuerza a los electrones a moverse de forma muy diferente a cómo lo harían en el espacio libre o, incluso, en otros materiales periódicos. En particular sabemos que algunos de ellos pueden ser excitados casi sin aportar energía para ello. Estos electrones se encuentra en los llamados “puntos de Dirac”, un lugar donde la de los estados excitados (conducción) y los no excitados (valencia) confluye, formando una estructura de dos conos muy parecida a la del juego malabar conocido como “diábolo”.

Los investigadores del grupo ALF acaban de publicar un estudio que explica cómo estos electrones “de Dirac” tienen una influencia crucial sobre cómo el grafeno emiten luz. El proceso estudiado es la generación de armónicos, es decir, la conversión de los fotones de un haz láser incidente a fotones de energía mucho mayor. Según este estudio, el láser incidente induce oscilaciones en los electrones del grafeno de forma que, al pasar por los “puntos de Dirac” son rápidamente excitados. Una vez se ha producido la excitación, los electrones pueden emitir su energía de nuevo en forma de radiación, pero de energía mayor.

Los pulsos de luz más breves jamás creados de forma contralada duran apenas unas decenas de trillonésimas de segundo. Cuando se producen de forma aislada, la duración del pulso es equivalente a único destello de luz de un segundo rompiendo una oscuridad que ser prolonga durante la edad completa del universo.

La obtención de pulsos de attosegundo ha estado íntimamente ligada al desarrollo de la tecnología láser más reciente. Entre sus características, la dirección en el espacio de las vibraciones del campo electromagnético que lo forman, la polarización, ha resultado difícil de controlar.

En este sentido, investigadores del Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca (ALF-USAL), en una colaboración internacional con las universidades National Tsing Hua de Taiwan, Colorado y la Escuela de Minas de Colorado (EE.UU.), demuestran en la revista Nature Photonics la producción de los pulsos láser más cortos conseguidos hasta la fecha con polarización ‘a la carta’. Se trata de destellos muy breves de luz ultravioleta que ofrecen la posibilidad de inspeccionar, controlar y observar los componentes más elementales de la materia y registrar su evolución, en fracciones de milbillonésimas de segundo. Si dirección de vibración controlada, permite interactuar con los elementos de la materia de forma más precisa. Este hito supone una nueva generación de herramientas ópticas para el estudio de la simetría de las estructuras moleculares, relevante en la producción de fármacos, entre otras cosas.