Los físicos de la TU Graz han calculado cómo se pueden estimular moléculas adecuadas mediante pulsos de luz infrarroja para crear pequeños campos magnéticos. Si también tiene éxito en los experimentos, el principio podría utilizarse en circuitos informáticos cuánticos.
Cuando las moléculas se irradian con luz infrarroja, comienzan a vibrar debido al suministro de energía. Para Andreas Hauser, del Instituto de Física Experimental de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz), este conocido fenómeno fue el punto de partida para considerar si estas oscilaciones también podrían utilizarse para generar campos magnéticos. Esto se debe a que los núcleos atómicos están cargados positivamente y cuando una partícula cargada se mueve, se crea un campo magnético. Utilizando el ejemplo de las ftalocianinas metálicas (moléculas de colorantes planas y con forma de anillo), Andreas Hauser y su equipo han calculado que, debido a su alta simetría, estas moléculas en realidad absorben pequeños campos magnéticos en el rango nanométrico que se producen cuando se actúa sobre ellas. pulsos infrarrojos. . Según los cálculos, debería ser posible medir la intensidad del campo local con una precisión baja pero alta mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear. Los investigadores han publicado sus hallazgos. Revista de la Sociedad Química Estadounidense.
Danza circular de moléculas.
Para los cálculos, el equipo se basó en los primeros trabajos de los primeros días de la espectroscopia láser, algunos de los cuales tenían décadas de antigüedad, y utilizó la teoría avanzada de la estructura electrónica en supercomputadoras del Vienna Scientific Cluster y TU Graz para inferir. Veamos cómo se comportan las moléculas de ftalocianina cuando expuesto a la radiación. Luz infrarroja polarizada circularmente. Lo que sucede es que las ondas de luz polarizadas circularmente, es decir, retorcidas helicoidalmente, excitan simultáneamente dos vibraciones moleculares en ángulo recto entre sí. “Como toda pareja de rumba sabe, las combinaciones de ida y vuelta e izquierda-derecha-derecha forman un pequeño circuito cerrado. Y este movimiento circular de cada núcleo atómico afectado en realidad crea un campo magnético, pero sólo localmente. Pero, con dimensiones de unos pocos nanómetros”, afirma Andreas Hauser.
Moléculas como circuitos en computadoras cuánticas.
Manipulando selectivamente la luz infrarroja también es posible controlar la fuerza y la dirección del campo magnético, explica Andreas Hauser. Convertiría las moléculas en interruptores ópticos de alta precisión, que tal vez podrían usarse para construir circuitos para computadoras cuánticas.
Experimentos como siguiente paso.
Junto con colegas del Instituto de Física del Estado Sólido de la Universidad Técnica de Graz y un equipo de la Universidad de Graz, Andreas Hauser quiere demostrar experimentalmente que se pueden generar campos magnéticos moleculares de forma controlada. “A modo de prueba, pero también para futuras aplicaciones, es necesario colocar la molécula de ftalocianina en la superficie. Sin embargo, esto cambia las condiciones físicas, lo que a su vez afecta a las propiedades de excitación luminosa y del campo magnético”, explica Andreas Hauser. . “Por eso queremos encontrar un material de soporte que tenga el menor impacto en el mecanismo previsto”. En el siguiente paso, los físicos y sus colegas quieren calcular las interacciones entre las ftalocianinas acumuladas, los materiales de soporte y la luz infrarroja antes de probar los tipos más prometedores en experimentos.