Cuando una molécula se reúne con un fotón
Una lupa se puede usar para concentrar los rayos del sol y hacer arder un trozo de papel. Los cables de fibra óptica se pueden usar para dirigir la luz y transmitir información a larga distancia. A medida que avanzan la instrumentación y las técnicas experimentales, se ha abierto una ventana hacia el mundo cuántico que afecta al estudio de las interacciones luz-materia y prácticamente todo lo demás. Más recientemente se ha observado que la interacción de la luz con nanopartículas metálicas puede inducir oscilaciones colectivas de electrones que se conocen como resonancias de plasmones superficiales localizados. Unos investigadores iniciaron el proyecto financiado por la Unión Europea «Single-molecule spectroscopy in the near field of plasmonic metal nanoparticles» (1MOLECULENEARPLASMON) con el fin de sentar las bases de la manipulación de fotones aislados con moléculas aisladas. El trabajo se centró en implementar la espectroscopia de una sola molécula con nanomateriales especiales (plasmónicos) que aprovechan las ondas electromagnéticas que se generan mediante el acoplamiento con luz incidente. Los investigadores desarrollaron y montaron las estructuras necesarias para observar las modificaciones del acoplamiento de una antena plasmónica a moléculas aisladas en un sólido a temperaturas criogénicas. Los experimentos a temperaturas criogénicas son difíciles técnicamente, pero permiten evitar las limitaciones más importantes que se producen en ensayos parecidos a temperatura ambiente. Las mediciones del acoplamiento son mucho más difíciles y menos precisas a temperatura ambiente debido a la inestabilidad de las moléculas a esta temperatura. Cada antena solo puede interactuar con una molécula a temperatura ambiente frente a muchas a temperatura criogénica, lo cual permite comparar el efecto de la antena en distintas posiciones. Finalmente, a bajas temperaturas se suprime la fotodecoloración debida al movimiento molecular, de tal modo que las propiedades ópticas siguen siendo robustas. El breve proyecto 1MOLECULENEARPLASMON, de dos años de duración, proporcionó la estructura experimental avanzada necesaria para la espectroscopia de moléculas aisladas a temperaturas criogénicas y seleccionó el sistema huesped-invitado y una nanoantena prometedora. Se realizaron experimentos espectroscópicos preliminares. La investigación restante podría dar lugar a resultados pioneros en el campo de la plasmónica y de las antenas ópticas para mejorar la eficiencia de las interacciones luz-materia.
Palabras clave
Fotones, nanopartículas metálicas, espectroscopia de una sola molécula, plasmónico, antena, criogénico
