Con sede en la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI (Rusia), un equipo de investigación dirigido por el profesor Yuri Rakovich ha desarrollado un micro-resonador sintonizable para estados de energía híbridos entre la luz y la materia utilizando la luz para controlar las propiedades químicas y biológicas de las moléculas. Los resultados se han publicado en el Revisión de instrumentos científicos .

El micro-resonador es una trampa de dos espejos para la luz, con los espejos uno frente al otro dentro de varios cientos de nanómetros. Un fotón atrapado en la trampa formaría un estado localizado de una onda electromagnética. Modificando la forma y el tamaño del resonador, los operadores pueden controlar la distribución espacial de la onda, así como la duración de la vida del fotón en el resonador.

La nueva invención permite controlar las propiedades químicas y biológicas de las moléculas con la ayuda de la luz. El microrresonador puede servir como base para instrumentos de nueva generación que se pueden utilizar en la detección biológica y química, así como para controlar la velocidad de las reacciones químicas y la eficacia de la transferencia de energía.

La interacción de resonancia entre emisores cuánticos y un campo electromagnético localizado es de interés principalmente porque brinda la oportunidad de controlar las propiedades de los estados híbridos de luz y materia. La luz y la materia en estos sistemas forman un estado intermedio con propiedades cambiadas que se pueden controlar con la ayuda de la emisión óptica (luz). Una de las formas de inducir estos estados es colocar moléculas emisoras o absorbentes en un resonador.

Según los científicos, su micro-resonador sintonizable simplificará sustancialmente y ampliará la investigación relevante al hacer posible analizar las interacciones luz-materia en modos de comunicación fuerte y débil para muestras de prácticamente cualquier materia en el espectro UV-IR.

El instrumento es un microrresonador Fabry-Perot (λ2) que consta de espejos, uno plano y otro convexo, que asegure el paralelismo plano al menos en un punto de la superficie de este último, minimizando así el volumen del modo. Esta es una trampa de luz de dos espejos colocados uno frente al otro dentro de menos de una longitud de onda de luz, según el profesor Yuri Rakovich, investigador líder en el Laboratorio MEPhI de nano-materiales de fotones híbridos.

Cuando un cuanto de luz cae en la trampa o es emitido por una fuente de luz dentro del resonador, se refleja repetidamente en los espejos, que vincula los fotones con los propios estados de energía del microrresonador.

"Podemos controlar las propiedades de la luz y la eficacia de la trampa modificando la forma y el tamaño del resonador, "Dijo Rakovich.

El micro-resonador es fácil de usar y su diseño es lo suficientemente simple como para lanzar su producción industrial. Puede utilizarse no solo en instrumentos destinados a controlar la velocidad de las reacciones químicas, sino también como base para el desarrollo de fuentes de luz altamente eficaces y nuevos láseres con un umbral de generación de control bajo.

El instrumento brindará nuevas oportunidades para estudiar los efectos de las conexiones fuertes y débiles en la dispersión combinacional, la velocidad de las reacciones químicas, conductividad eléctrica, generación de láser, transferencia de energía no radiativa, y otros físicos, funciones químicas y biológicas. Esto también significará un importante paso adelante en el desarrollo de diversas aplicaciones prácticas del efecto de conexión luz-materia, principalmente con el fin de modificar físicos, Procesos químicos y biológicos.