Con motivo de la Semana de la Ciencia, me gustaría compartir un post un poco más científico. Científicos internacionales con ayuda del cuerpo Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Cambrige, 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 átomo aproximadamente. Los datos de esta investigación han sido publicados la semana pasada por la revista Science, (para obtener un informe más detallado tendrán que descargar el artículo desde la página web de la revista previo pago).
Según declaraciones del profesor Javier Aizpurua, investigador en el Centro de Física de Materiales de San Sebastián, “nuestras predicciones teóricas planteaban que este hecho se podía producir, como así se ha comprobado ahora”. Las investigaciones de este grupo de científicos han permitido entender el confinamiento y la interacción de la luz con las vibraciones moleculares en escalas tan pequeñas.
Durante años, los científicos han creído que la luz no podía ser enfocada por debajo de un tamaño inferior a su longitud de onda. Teoría desmantelada a partir de este hecho, esta investigación ha utilizado el efecto de atrapamiento de la luz en las proximidades de un átomo para activar e interaccionar con la luz, las vibraciones de una molécula situada en sus proximidades. A este fenómeno se le conoce como interacción optomecánica. La luz focalizada en la picoconcavidad activa las vibraciones de una molécula cercana.
El equipo de investigadores ha utilizado oro altamente conductor para fabricar la cavidad más pequeña del mundo. Esta cavidad denominada por los investigares pico-cavidad, está formada por una protrusión de un único átomo en una estructura de oro y confina la luz a una distancia inferior a una millonésima de metro. Se utiliza el termino picocavidades porque focaliza la luz en términos inferiores a 1 nanómetro cúbico (pico=10-12).
Estas estructuras atómicas son dinámicamente formadas y desmontadas por irradiación laser. La construcción de este tipo de nanoestructuras es muy complicada y requiere de temperaturas criogénicas (-260ºC) para la estabilización de las estructuras de oro. Esto permite que las cavidades atómicas sean probadas durante varios minutos.
El proceso de manera básica es el siguiente, al iluminar las nanoestructuras de oro con un haz laser, unos pocos átomos de oro se mueven formando la picocavidad. En este momento la luz focalizada en esta picocavidad activa la vibración molecular. Los átomos de oro se comportan como diminutos conductores que focalizarán la luz que sobre ellos actúa.
Antes de este descubrimiento, se pensaba que “atrapar” luz con nanoestruturas de metal superaba el límite de la difracción. Por lo que la luz era imposible de “dirigir” a un único punto. Ya que las ondas al encontrarse con un obstáculo o atravesar una rendija eran desviadas en varias direcciones.
Con este nuevo avance se permitira asentar las bases para el desarrollo de nanoescala no lineal óptica cuántica en el nivel de una sola molécula, que permitirá por ejemplo: nuevas expectativas en el campo de las reacciones químicas catalizadas por luz, permitiendo la fabricación de complejos moleculares más simples, o desarrollar nuevos dispositivos optomecánicos.
