Espejismo cuántico
En física , un espejismo cuántico es un resultado peculiar del caos cuántico . Cada sistema de billar dinámico cuántico exhibirá un efecto llamado cicatrización , donde la densidad de probabilidad cuántica muestra rastros de los caminos que tomaría una bola de billar clásica. Para una arena elíptica, la cicatrización es particularmente pronunciada en los focos, ya que esta es la región donde convergen muchas trayectorias clásicas. Las cicatrices en los focos se conocen coloquialmente como el "espejismo cuántico".
El espejismo cuántico fue observado experimentalmente por primera vez por Hari Manoharan, Christopher Lutz y Donald Eigler en el Centro de Investigación IBM Almaden en San José, California en 2000. El efecto es bastante notable, pero en general está de acuerdo con el trabajo previo sobre la mecánica cuántica del billar dinámico en arenas elípticas.
El espejismo ocurre en los focos de un corral cuántico , un anillo de átomos dispuestos en una forma arbitraria sobre un sustrato . El corral cuántico fue demostrado en 1993 por Lutz, Eigler y Crommie [2] usando un anillo elíptico de átomos de hierro en una superficie de cobre usando la punta de un microscopio de túnel de barrido de baja temperatura para manipular átomos individuales. [3] Los átomos de hierro ferromagnético reflejaron los electrones de la superficie del cobre dentro del anillo en un patrón de onda, como predice la teoría de la mecánica cuántica .
Los corrales cuánticos pueden verse como átomos artificiales que incluso muestran propiedades de enlace químico similares a las de los átomos reales. [4]
El tamaño y la forma del corral determinan sus estados cuánticos, incluida la energía y la distribución de los electrones. Para crear las condiciones adecuadas para el espejismo, el equipo de Almaden eligió una configuración del corral que concentraba los electrones en los focos de la elipse.
Cuando los científicos colocaron un átomo de cobalto magnético en un foco del corral, apareció un espejismo del átomo en el otro foco. Específicamente, las mismas propiedades electrónicas estaban presentes en los electrones que rodeaban ambos focos, aunque el átomo de cobalto solo estaba presente en un foco. En la microscopía de túnel de barrido, una punta de metal atómicamente afilada avanza hacia la superficie atómicamente plana de la muestra hasta que se hace efectivo el túnel de electrones fuera del átomo y dentro de la punta que avanza. Con la punta afilada, también podemos organizar los átomos adsorbidos en la superficie en formas únicas; por ejemplo, 48 átomos de hierro adsorbidos en Cu(111) dispuestos en un círculo de 14,26 nm de diámetro. [2]Los electrones de la superficie de cobre quedan atrapados dentro del círculo formado por los átomos de hierro. Surge un patrón de onda estacionaria con un gran pico en el centro debido a la interferencia constructiva de los electrones en la superficie de cobre cuando se dispersan de los átomos de hierro adsorbidos.
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