La luz que genera corriente de la nada exprés

Original: "Ultrafast nonlinear Hall effect in black phosphorus"
arXiv:2604.06083 · 2026-04-07 · CC BY 4.0 · 2 min
En el fósforo negro, un destello de luz crea corriente sin imán ni campo externo.

Una lámina ordinaria de fósforo negro se parece a un pastel de capas de átomos. Si la iluminas con una lámpara común, no ocurre nada especial: los electrones permanecen quietos, como espectadores en una sala oscura. Pero un destello láser corto, que dura millonésimas de milmillonésima de segundo, sacude esa sala. La luz polarizada a lo largo del 'asiento' —así se llama una de las direcciones del cristal— desplaza por un instante las nubes electrónicas. Las cargas comienzan a fluir en una dirección, aunque no haya ningún imán cerca y el material en sí sea simétrico.

Este efecto se denomina efecto Hall no lineal. El efecto Hall ordinario es conocido por los sensores de automóviles y teléfonos: allí la corriente se desvía con un imán. La versión no lineal funciona de otra manera: no necesita imán, pero antes requería un cristal sin centro de simetría, como la sal de mesa. El fósforo negro es simétrico y en reposo no produce el efecto. Sin embargo, un destello de luz de 300 femtosegundos (es como si un segundo se estirara durante cien millones de años) rompe la simetría al vuelo. Los electrones alcanzan a acelerarse y generan un voltaje medible.

300 femtosegundos es mil veces más corto que el parpadeo de la cámara más rápida. En ese tiempo, la luz recorre menos de una décima de milímetro.

Los autores del trabajo iluminaron fósforo negro con pulsos láser y observaron hacia dónde y con qué rapidez se movían los electrones, utilizando un dispositivo que los extrae del material y los captura en un detector. Resultó que la corriente solo aparece cuando la polarización de la luz coincide con el eje del 'asiento'. Giraron la luz y el efecto desapareció. Esto significa que el material se puede controlar como un interruptor: un pulso produce corriente, el siguiente no.

La utilidad práctica está en la velocidad. Los interruptores semiconductores comunes tardan nanosegundos en activarse, mientras que aquí la conmutación toma femtosegundos, es decir, un millón de veces más rápida. Estos dispositivos servirán para la electrónica ultrarrápida, detectores de fotones individuales y, posiblemente, para convertir luz en corriente en nuevos tipos de células solares. El cristal de fósforo negro permanece frío y no se destruye: la luz actúa como una mano invisible que por un instante reordena los electrones y luego los suelta.

El fósforo negro se puede obtener a partir del fósforo blanco común calentándolo bajo presión. Se obtienen cristales en capas que se exfolian con cinta adhesiva, como el grafito para el grafeno.

En la novela de Arthur C. Clarke 'Luz de otros días', los pulsos de luz controlan flujos de partículas para ver a través de las paredes. Aquí, la luz controla la corriente en un cristal: un paso hacia esa misma electrónica flexible.

Científicos
Klaus von KlitzingLev LandauAlbert EinsteinLeo EsakiWilliam Borucki
Conceptos
Efecto Hall efecto Hall anómalo esfera de fotones no linealidad anillo de fotones de agujero negro agujero negro flujo de salida ultrafuerte pulso ultracorto simetría magnética oculta fósforo carga fraccionaria óptica no lineal ley de Malus agujero negro cargado proceso de Penrose Ley de inducción electromagnética de Faraday