Una técnica para estabilizar la densidad del vapor de metal alcalino utilizando nanopartículas de oro, por lo que se puede acceder a los electrones para aplicaciones que incluyen computación cuántica, enfriamiento del átomo y mediciones de precisión, ha sido patentado por científicos de la Universidad de Bath.

Vapores de metales alcalinos, incluido el litio, sodio, potasio, rubidio y cesio, permitir a los científicos acceder a electrones individuales, debido a la presencia de un solo electrón en la "capa" exterior de los metales alcalinos.

Esto tiene un gran potencial para una variedad de aplicaciones, incluidas las operaciones lógicas, almacenamiento y detección en computación cuántica, así como en mediciones de tiempo ultraprecisas con relojes atómicos, o en diagnósticos médicos, incluidos cardiogramas y encefalogramas.

Sin embargo, un obstáculo técnico serio ha sido el control confiable de la presión del vapor dentro de un espacio cerrado, por ejemplo, el tubo de una fibra óptica. Es necesario evitar que el vapor se pegue a los lados para conservar sus propiedades cuánticas, pero los métodos existentes para hacer esto, incluso los contenedores de vapor de calentamiento directo son lentos, costoso, y poco práctico a escala.

Científicos de la Universidad de Bath, trabajando con un colega de la Academia de Ciencias de Bulgaria, han ideado un método ingenioso para controlar el vapor recubriendo el interior de los contenedores con partículas de oro nanoscópicas 300, 000 veces más pequeño que la cabeza de un alfiler.

Cuando se iluminan con luz láser verde, las nanopartículas absorben y convierten rápidamente la luz en calor, calentar el vapor y hacer que se disperse en el recipiente más de 1, 000 veces más rápido que con otros métodos. El proceso es altamente reproducible y, además, Se descubrió que el nuevo recubrimiento de nanopartículas conserva los estados cuánticos de los átomos de metales alcalinos que rebotan en él.

El estudio se publica en Comunicaciones de la naturaleza .

Profesor Ventsislav Valev, del Departamento de Física de la Universidad de Bath dirigió la investigación. Dijo:"¡Estamos muy entusiasmados con este descubrimiento porque tiene tantas aplicaciones en tecnologías actuales y futuras! Sería útil en refrigeración atómica, en relojes atómicos, en magnetometría y en espectroscopia de ultra alta resolución ".

"Nuestro recubrimiento permite un control externo rápido y reproducible de la densidad del vapor y la profundidad óptica relacionada, crucial para la óptica cuántica en estas geometrías confinadas ".

Assoc. Profesor Dimitar Slavov, del Instituto de Electrónica de la Academia de Ciencias de Bulgaria, añadió "En esta prueba de principio, se demostró que iluminar nuestro recubrimiento supera significativamente los métodos convencionales y es compatible con los recubrimientos de polímeros estándar utilizados para preservar los estados cuánticos de átomos individuales y conjuntos coherentes ".

Dra. Kristina Rusimova, becario premiado en el Departamento de Física, añadió:"Es posible realizar más mejoras en nuestro recubrimiento ajustando el tamaño de las partículas, composición del material y entorno del polímero. El recubrimiento puede encontrar aplicaciones en varios contenedores, incluidas las celdas ópticas, trampas magneto-ópticas, microcélulas, capilares y fibras ópticas de núcleo hueco ".