Observan en primicia el espectro infrarrojo de moléculas cargadas

Simulación de distribución de iones de nitrógeno
Foto: UNIVERSITY OF BASEL, DEPARTMENT OF CHEMISTRY
Actualizado: lunes, 14 noviembre 2016 11:00
       

MADRID, 22 Sep. (EUROPA PRESS) -

   Investigadores de la Universidad de Basilea han logrado la primera observación del espectro infrarrojo "prohibido" de una molécula cargada.

   Estos espectros extremadamente débiles ofrecen perspectivas para mediciones extremadamente precisas de las propiedades moleculares y también pueden contribuir al desarrollo de los relojes moleculares y la tecnología cuántica. Los resultados se publican en Nature Physics.

   La espectroscopia, el estudio de la interacción entre la materia y la luz, es probablemente el método más importante para la investigación de las propiedades de las moléculas. Las moléculas sólo pueden absorber luz en longitudes de onda bien definidas que corresponden a la diferencia entre dos estados de energía de la mecánica cuántica. Esto se conoce como una transición espectroscópica. Un análisis de las longitudes de onda y la intensidad de las transiciones proporciona información acerca de la estructura química y movimientos moleculares, tales como la vibración o rotación.

   En ciertos casos, sin embargo, no se permite la transición entre dos niveles de energía. La transición se llama entonces "prohibida". Sin embargo, esta restricción no es categórica, lo que significa que las transiciones prohibidas todavía se pueden observar con un método extremadamente sensible de medición.

   Aunque los espectros correspondientes son extremadamente débiles, se pueden medir en un grado excepcionalmente preciso. Proporcionan información sobre las propiedades moleculares con un nivel de precisión que no es posible dentro de los espectros permitidos.

   En el marco del National Centre of Competence in Research QSIT -- Quantum Science and Technology de Suiza, el grupo de investigación dirigido por el profesor Stefan Willitsch en el departamento de Química de La Universidad de Basilea ha establecido métodos para la manipulación precisa y el control de las moléculas en el nivel cuántico.

MEDIANTE LÁSER

   En el presente estudio, las moléculas de nitrógeno cargadas individuales (iones) se generaron en un estado de energía molecular bien definido. Los iones se implantan a continuación en una estructura ultra-fría de iones de calcio enfriados por láser - un cristal de Coulomb - en una cámara ultra-alta de vacío (imagen adjunta).

   Los iones moleculares se enfrían por lo tanto a unas pocas milésimas de grado por encima del cero absoluto para localizar en el espacio. En este ambiente aislado y frío, las moléculas podrían ser investigadas sin perturbaciones durante largos períodos de tiempo.

   Esto permitió a los investigadores excitar y observar las transiciones prohibidas en el dominio espectral infrarrojo usando un láser intenso.

   El nuevo método abre el camino a nuevas aplicaciones, como la medición de alta precisión de las propiedades moleculares, el desarrollo de relojes extremadamente precisos basados en moléculas individuales y el procesamiento de información cuántica mediante moléculas.

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