Un nuevo artículo del físico Boldizsár Jankó y sus colegas de la Universidad de Notre Dame ofrece una nueva e importante comprensión de un misterio perdurable en la física química.

Hace más de un siglo, en los albores de la mecánica cuántica moderna, el físico ganador del Premio Noble Neils Bohr predijo los llamados "saltos cuánticos". Predijo que estos saltos se deberían a que los electrones hacen transiciones entre niveles de energía discretos de átomos y moléculas individuales. Aunque controvertido en la época de Bohr, tales saltos cuánticos se observaron experimentalmente, y su predicción verificada, en la década de 1980. Más recientemente, con el desarrollo de técnicas de formación de imágenes de una sola molécula a principios de la década de 1990, ha sido posible observar saltos similares en moléculas individuales.

Experimentalmente, estos saltos cuánticos se traducen en interrupciones discretas de la emisión continua de moléculas individuales, revelando un fenómeno conocido como intermitencia fluorescente o "parpadeo".

Sin embargo, mientras que ciertos casos de parpadeo pueden atribuirse directamente a los saltos cuánticos originales de Bohr, existen muchos más casos en los que la intermitencia de fluorescencia observada no sigue sus predicciones. Específicamente, en sistemas tan diversos como proteínas fluorescentes, moléculas individuales y complejos de captación de luz, fluoróforos orgánicos simples, y, más reciente, nanoestructuras inorgánicas individuales, ocurren claras desviaciones de las predicciones de Bohr.

Como consecuencia, prácticamente todos los fluoróforos conocidos, incluyendo puntos cuánticos fluorescentes, varillas y alambres, exhiben episodios inexplicables de parpadeo intermitente en su emisión.

La sabiduría predominante en el campo de la mecánica cuántica era que los episodios de parpadeo de encendido y apagado no estaban correlacionados. Sin embargo, en una conferencia de 2007 sobre el fenómeno patrocinada por el Instituto de Ciencias Teóricas de Notre Dame, que dirige Jankó, Fernando Stefani de la Universidad de Buenos Aires presentó una investigación que sugiere que había, De hecho, correlación entre estos eventos de encendido y apagado. Ningún modelo teórico disponible en ese momento fue capaz de explicar estas correlaciones.

En un 2008 Física de la naturaleza papel, Jankó y un grupo de investigadores que incluía al profesor de química de Notre Dame Ken Kuno, El profesor asistente visitante de física Pavel Frantsuzov y el premio Nobel Rudolph Marcus sugirieron que los intervalos de tiempo de encendido y apagado de los puntos cuánticos intermitentes de nanocristales siguen distribuciones de la ley de potencia universal. El descubrimiento proporcionó a Jankó y a otros investigadores en el campo las primeras pistas para desarrollar una visión más profunda del mecanismo físico detrás de la amplia gama de tiempos de encendido y apagado en la intermitencia.

En un nuevo artículo que aparece en la revista Nano letras , Jankó, Frantsuzov y el estudiante graduado de Notre Dame, Sándor Volkán-Kascó, revelan que han desarrollado un modelo para los fenómenos de parpadeo que confirma lo que Stefani observó experimentalmente. El hallazgo es una confirmación importante de que existe una fuerte correlación entre el fenómeno de encendido y apagado.

Si se pudiera controlar el proceso de parpadeo, los puntos cuánticos podrían, por ejemplo, proporcionar mejor, imágenes más estables de las células cancerosas; proporcionar a los investigadores imágenes en tiempo real de una infección viral, como el VIH, dentro de una celda; conducir al desarrollo de una nueva generación de pantallas de visualización más brillantes para computadoras, teléfonos móviles y otras aplicaciones electrónicas; e incluso accesorios de iluminación mejorados para hogares y oficinas.

los Nano letras el papel representa otro paso importante para comprender los orígenes del fenómeno del parpadeo e identificar formas de controlar el proceso.