La espectroscopia es el estudio de cómo la materia absorbe y emite luz y otras radiaciones. Permite a los científicos estudiar la estructura de átomos y moléculas, incluidos los niveles de energía de sus electrones. La espectroscopia óptica clásica se basa en la forma en que las partículas de luz llamadas fotones interactúan con la materia. Estas técnicas de espectroscopia clásica incluyen la absorción de un fotón (OPA) y la absorción de dos fotones (TPA).
La espectroscopia de luz cuántica se basa en cambio en una propiedad de la mecánica cuántica llamada entrelazamiento. Se trata de una conexión intrínseca entre partículas que significa que un fotón no puede cambiar sin que el otro también cambie, sin importar lo lejos que estén. Investigaciones recientes han examinado una técnica de espectroscopia de luz cuántica llamada absorción de dos fotones entrelazados (ETPA, por sus siglas en inglés) que aprovecha el entrelazamiento para revelar las estructuras de las moléculas y cómo la ETPA actúa a velocidades ultrarrápidas para determinar propiedades que no se pueden ver con la espectroscopia clásica. /P>
Los hallazgos se publican en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences. .
Esta investigación demostró que ETPA puede obtener información sobre moléculas diferente a la que pueden obtener las técnicas OPA y TPA. EPTA parece ser más eficiente y funcionar con una intensidad de fotones más baja. Esto permitirá a los científicos utilizar luz no clásica para estudiar estados de moléculas que son fundamentalmente diferentes en comparación con los estados que pueden estudiar con técnicas de luz clásicas.
Los científicos a menudo han asumido que los colores de la absorción de dos fotones de la luz cuántica y la luz clásica son los mismos. En este estudio, investigadores de la Universidad de Michigan y la Universidad Northwestern revelaron a través de un estudio experimental y teórico combinado de una importante molécula orgánica, la tetrafenilporfirina de zinc, que los colores de la absorción de dos fotones entrelazados son notablemente diferentes de la contraparte clásica correspondiente y también de absorción resonante de un fotón con fotones de doble frecuencia.
Esto se debe a la participación de distintos estados excitados electrónicos. Los resultados muestran que los estados excitados más importantes para la excitación de la luz clásica y cuántica poseen altos entrelazamientos electrónicos. Los resultados también muestran que ETPA brinda la oportunidad de sondear moléculas con luz no clásica que son inaccesibles con la luz clásica o de mejorar su respuesta a la luz cuántica bajo una intensidad de excitación extremadamente baja.
ETPA puede ser particularmente útil para resolver el desafío de larga data del fotodaño y la fototoxicidad en la bioimagen, especialmente en moléculas biológicas complejas. Esto ampliaría la capacidad de los investigadores para realizar imágenes no destructivas de biomoléculas complejas. De particular interés es la implementación de la modalidad de imágenes ETPA para monitorear la dinámica espacial y temporal a largo plazo de la expresión de genes bacterianos en la rizosfera del subsuelo. Además, identificar los colores de una absorción de dos fotones entrelazados podría reducir el tiempo de adquisición de datos y, al mismo tiempo, mantener una intensidad de excitación extremadamente baja.
