Imágenes térmicas a nanoescala de la disipación en sistemas cuánticos

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• La mecánica cuántica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La disipación de energía es crucial para comprender los sistemas cuánticos, pero es difícil de medir a nanoescala.
• Los métodos de imágenes térmicas existentes carecen de la sensibilidad y las capacidades de baja temperatura requeridas para los estudios cuánticos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un termómetro de nanoescala altamente sensible para medir la disipación de energía en sistemas cuánticos.
• Permitir imágenes térmicas directas de los procesos de disipación de energía a nanoescala.

Principales métodos:

• Desarrollo de un nanotermómetro que utilice un dispositivo de interferencia cuántica superconductor (SQUID) con un diámetro < 50 nm.
• Utilizando sensores térmicos criogénicos de barrido con una sensibilidad inferior a 1 μK Hz^-1/2.
• Termometría no invasiva y sin contacto para la disipación de imágenes hasta 40 fW.

Principales resultados:

• Logró cuatro órdenes de magnitud de mayor sensibilidad en comparación con los dispositivos anteriores.
• Habilitado imágenes térmicas de disipación de energía a nanoescala en puntos cuánticos y grafeno.
• Cambios de disipación observados debido a la carga de un solo electrón y estados localizados de resonancia.

Conclusiones:

• El nano-termómetro desarrollado proporciona una sensibilidad sin precedentes para las imágenes térmicas a nanoescala.
• Esta tecnología abre nuevas vías para estudiar la disipación de energía en la materia cuántica.
• La observación directa de los mecanismos de disipación en los sistemas cuánticos es ahora posible.