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Durante siglos, los científicos han creído que la luz no podía ser enfocada por debajo de un tamaño inferior a su longitud de onda, del orden de una millonésima de metro. Sin embargo, investigadores del Centro de Física de Materiales de San Sebastián y del Donostia International Physics Center (DIPC), en colaboración con la Universidad de Cambridge, han creado la lente más pequeña del mundo, capaz de focalizar la luz en espacios mil millones de veces más ajustados, del tamaño de un único átomo.

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Para lograrlo, los científicos utilizaron oro altamente conductor para fabricar la cavidad óptica más pequeña del mundo. Esta cavidad –denominada por los investigadores ‘pico-cavidad’– está formada por la protrusión de un único átomo en una estructura de oro, y confina la luz a una distancia inferior a una mil millonésima de metro.

En el experimento, junto a la cavidad se encuentran una serie de moléculas, posibilitando de este modo una nueva manera de estudiar la interacción entre luz y materia. Los resultados se han publicado este mes en la revista Science.

De la misma manera que una mano con una púa percute las cuerdas de una guitarra, la energía de la luz puede activar las vibraciones de un determinado enlace químico de una molécula. Este fenómeno se denomina interacción optomecánica.

En este trabajo, los investigadores han conseguido que la luz localizada en la picocavidad active las vibraciones de una molécula cercana, en lo que podría entenderse como la guitarra más pequeña del mundo, una guitarra molecular activada por luz.

La construcción de nanoestructuras con control de átomos aislados es tremendamente exigente, y requiere la refrigeración de las muestras a -260°C para congelar los escurridizos átomos de oro. Al iluminar con luz láser las nanopartículas de oro, unos pocos átomos aislados se mueven formando la picocavidad. En ese mismo instante, la luz focalizada en esta picocavidad activa la vibración molecular, proceso que es monitorizado en tiempo real.

Los átomos de oro se comportan como diminutas cestas conductoras que atrapan la luz, y presentan el potencial de abrir nuevas perspectivas en el campo de las reacciones químicas catalizadas por luz en las que las picocavidades permitirían la fabricación de complejos moleculares desde componentes más simples, así como desarrollar nuevos dispositivos optomecánicos.

Fuente: SINC