Un equipo de investigación de la Universidad de Tokio ha introducido un método poderoso para romper activamente los enlaces químicos utilizando excitaciones en pequeñas antenas creadas por láseres infrarrojos. Este proceso puede tener aplicaciones en toda la química como una forma de dirigir reacciones químicas en las direcciones deseadas. En particular, las reacciones utilizadas en la energía, farmacéutico, y los sectores manufactureros pueden volverse mucho más eficientes al aumentar los rendimientos y al mismo tiempo reducir el desperdicio.

La química es una empresa complicada, Dado que puede haber una variedad de formas en que los químicos de partida pueden reaccionar, y cada vía puede conducir a la formación de un producto diferente. A través de los años, Los químicos han desarrollado muchas herramientas, incluido el cambio de temperatura, concentración, pH o disolvente:para impulsar la reacción y maximizar el rendimiento de las moléculas deseadas.

Sin embargo, si se le da la capacidad de controlar selectivamente la formación o ruptura de enlaces individuales dentro de una molécula, Los científicos podrían mejorar enormemente la eficiencia de estas reacciones, mientras minimiza los productos secundarios no deseados. "Ser capaz de controlar las reacciones químicas a nivel molecular, es decir, la capacidad de romper o formar enlaces químicos de forma selectiva, es un objetivo importante para los físicos químicos, "dice el primer autor Ikki Morichika.

Una forma de controlar qué enlaces se rompen durante una reacción química es hacer que las moléculas vibren excitándolas con luz láser infrarroja. Dado que cada tipo de enlace químico absorbe una longitud de onda de luz particular, se pueden activar individualmente. Desafortunadamente, es difícil entregar suficiente energía a través de la muestra para generar la intensidad de vibración requerida. El equipo de la Universidad de Tokio pudo superar este problema fabricando pequeñas antenas de oro, cada uno solo 300 nanómetros de ancho, e iluminándolos con láseres infrarrojos. Cuando estaba presente luz infrarroja de la frecuencia correcta, los electrones en las antenas oscilaron hacia adelante y hacia atrás en resonancia con las ondas de luz, que creó un campo eléctrico muy intenso.

Este fenómeno se denomina "resonancia plasmónica, "y requiere que las antenas tengan la forma y el tamaño adecuados. La resonancia plasmónica enfocó la energía del láser en las moléculas cercanas, que empezó a vibrar. La vibración se incrementó aún más al dar forma a la forma de onda del láser infrarrojo para que la frecuencia cambiara rápidamente con el tiempo, que recuerda al canto de los pájaros. "Esto demostró con éxito que la combinación de óptica ultrarrápida y nano-plasmónicos es útil para excitación vibratoria selectiva, "dice el autor principal Satoshi Ashihara.

En el futuro, esta técnica puede aplicarse a la producción de combustibles más limpios o productos farmacéuticos más baratos a medida que se optimizan los procesos químicos.