"Pon una excitación en el sistema y observa cómo evoluciona". Según el profesor físico Tobias Brixner, este es el credo de la espectroscopia óptica. Se conocen varios métodos en la literatura. Pero generalmente solo se investiga el comportamiento de una única excitación y sus consecuencias.

Ahora físicos y químicos de Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) en Baviera, Alemania, han presentado dos principios novedosos de la espectroscopia óptica en la revista Comunicaciones de la naturaleza . Ambos enfoques muestran nuevos desarrollos de la llamada espectroscopía bidimensional coherente (2-D). En espectroscopia 2-D convencional, los científicos excitan un sistema a una frecuencia específica y observan lo que sucede en otra frecuencia.

"En lugar de comenzar con una excitación y analizar su dinámica, aquí desplegamos dos excitaciones en el mismo sistema y observamos cómo interactúan, "dice el profesor Brixner, Jefe de la Cátedra JMU de Química Física I que está a cargo del proyecto de investigación en la Universidad de Würzburg. Esto da acceso directo, por ejemplo, a los fenómenos de propagación (como el transporte de energía) porque las señales en el nuevo método surgen solo si dos excitaciones inicialmente separadas se mueven y luego se encuentran.

Los científicos ilustran la idea de "espectroscopia bidimensional de interacción excitón-excitón-(EEI2D)" utilizando un agregado J a base de bisimida de perileno. "Los agregados J se encuentran entre las clases más importantes de estructuras supramoleculares y la clase de colorantes de bisimida de perileno es ideal para tales experimentos, "El profesor Frank Würthner explica que dirige la Cátedra JMU de Química Orgánica II y colabora en el estudio.

Este método es aplicable a numerosos usos físicos, químico, sistemas biológicos o de ingeniería, por ejemplo, para decodificar propiedades dinámicas como el transporte de energía de sistemas de captación de luz natural y agregados de colorantes artificiales.

Investigando la ionización con el esquema 2-D

Los físicos del equipo de Tobias Brixner realizaron más investigaciones combinando espectroscopia 2-D coherente con haces moleculares "Esto nos ha permitido investigar la ionización con el esquema 2-D por primera vez, "explica el profesor. Para ello, utilizaron espectrometría de masas en lugar de detección óptica y obtuvieron espectros 2-D no solo para la molécula madre sino simultáneamente también para todos los fotoproductos.

"Nuestro principal desafío fue el hecho de que las densidades de partículas en los haces moleculares son muy bajas, haciendo inútil cualquier intento convencional previo de detectar señales de mezcla de cuatro ondas emitidas coherentemente, "Brixner dice. En cambio, los investigadores observaron el ion generado por la secuencia de pulsos de excitación, fusionando así dos campos de investigación hasta ahora separados, a saber, espectroscopía 2-D y espectrometría de masas.

Los físicos utilizaron el método de manera ejemplar para identificar las vías de ionización de los estados 3d de Rydberg en el dióxido de nitrógeno. En el futuro, este desarrollo permitirá estudiar la influencia del medio ambiente en la dinámica coherente en moléculas más grandes.