Un equipo de físicos de la Universidad de Harvard ha logrado atrapar por primera vez moléculas poliatómicas individuales en conjuntos de pinzas ópticas. En su artículo publicado en la revista Nature , el grupo describe cómo lograron su hazaña y los posibles usos de la misma. Un Research Briefing también describe su trabajo en el mismo número de la revista.
Enfriar los átomos a temperaturas muy frías ha permitido controlar sus estados energéticos, lo que a su vez ha llevado al desarrollo de varios tipos de tecnologías, como los relojes atómicos. Los físicos sospechan que hacer lo mismo con las moléculas podría ofrecer resultados similares, pero hacerlo ha demostrado ser un desafío formidable debido a factores adicionales involucrados, como la rotación y la vibración.
Se han encontrado algunos éxitos en moléculas con sólo dos átomos, pero aquellas con más han resultado problemáticas. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación ha encontrado una manera de controlar un tipo de molécula con tres átomos:el CaOH.
Para controlar moléculas individuales, los investigadores comenzaron aislando varias de ellas en una cámara de vacío enfriada a poco menos de 100 microkelvin y luego usaron conjuntos de pinzas ópticas (láser) para separarlas, lo que permitió al equipo centrar sus esfuerzos en una sola molécula. Esto les permitió manipular las moléculas hasta alcanzar un estado fundamental cuántico.
Una vez logrado esto, el equipo ideó una forma de obtener imágenes de una molécula individual, lo que demostró que una pinza determinada se cargaba sin destruir la molécula que estaban estudiando. Hacerlo implicó el uso de láseres adicionales, aunque el equipo descubrió que tenían que sintonizarlos de una manera particular para mitigar la interferencia entre las interacciones de los rayos láser y la estructura de la molécula.
Luego, los investigadores forzaron a la molécula a alcanzar un estado cuántico deseado, lo que les permitió controlar su vibración, rotación y su giro nuclear. Luego tomaron imágenes de la molécula una vez más para aprender más sobre el resultado de sus manipulaciones.
El equipo de investigación sugiere que su técnica podría usarse con otras moléculas de tres átomos, abriendo nuevas vías de investigación molecular poliatómica.
Más información: Nathaniel B. Vilas et al, Un conjunto de pinzas ópticas de moléculas poliatómicas ultrafrías, Naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07199-1
Controlando moléculas poliatómicas individuales en una matriz óptica para aplicaciones cuánticas, Naturaleza (2024). DOI:10.1038/d41586-024-01009-4
Información de la revista: Naturaleza
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