Un equipo de investigación dirigido por el Prof.Dr. Frank Stienkemeier y el Dr. Lukas Bruder del Instituto de Física de la Universidad de Friburgo ha aplicado la espectroscopia 2-D a sistemas moleculares aislados por primera vez. y, por tanto, en el seguimiento de los procesos interactivos a nivel molecular con mayor precisión. El equipo ha publicado sus resultados en la revista científica. Comunicaciones de la naturaleza .

Los procesos a niveles atómicos y moleculares a menudo tienen lugar en escalas de tiempo muy cortas, más rápido que una milmillonésima de segundo, y se basan en la interacción de muchos factores. Hasta ahora, esto ha dificultado descifrar los mecanismos microscópicos precisos como la conversión de energía en la fotovoltaica o la fotosíntesis.

La espectroscopia bidimensional coherente implica pulsos de láser ultracortos disparados a un material. Este método ha permitido a los investigadores seguir la dinámica de dichos procesos. La espectroscopia bidimensional proporciona una cantidad de información mucho mayor que otros métodos, combinado con una resolución de tiempo alta en el rango de femtosegundos, la millonésima parte de una mil millonésima de segundo. Sin embargo, por razones técnicas, este método se había limitado previamente al estudio de material sólido o líquido a granel. "En experimentos anteriores, las muestras eran muy complejas, lo que hizo que fuera extremadamente difícil aislar los efectos mecánicos cuánticos individuales y estudiarlos con precisión. Nuestro enfoque supera este obstáculo, "explica Bruder, quien encabezó el experimento.

En preparación para el experimento, los científicos produjeron gotas de helio superfluido, que no tienen fricción, en un vacío ultra alto. Las gotas tienen solo unos pocos nanómetros de tamaño y sirven como un sustrato en el que los investigadores sintetizan las estructuras moleculares reales utilizando un principio modular; en otras palabras, mediante la combinación de componentes moleculares uno por uno. A continuación, estas estructuras se estudian mediante espectroscopia bidimensional. "En los experimentos, Combinamos varias tecnologías específicas que mejoraron drásticamente la sensibilidad de medición de la espectroscopia 2-D. Al hacer esto, ¿Nos fue posible estudiar moléculas aisladas, "explica Bruder.

En un estudio inicial, los científicos de Friburgo produjeron moléculas extremadamente frías del elemento químico rubidio en un estado cuántico inusual, por lo que los átomos de la molécula solo están débilmente unidos, y analizaron sus reacciones inducidas por la luz bajo la influencia del ambiente de helio. "Nuestro enfoque abre una gama de aplicaciones, específicamente en el campo de la fotovoltaica u optoelectrónica, y eventualmente contribuirá a una mejor comprensión de los procesos fundamentales, "dice Stienkemeier.