Los átomos o moléculas individuales aprisionados por la luz láser en una jaula de metal con forma de rosquilla podrían desbloquear la clave de los dispositivos de almacenamiento avanzados, computadoras e instrumentos de alta resolución.

En un artículo publicado en Revisión física A , un equipo compuesto por Ali Passian del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía y Marouane Salhi y George Siopsis de la Universidad de Tennessee describe conceptualmente cómo los físicos pueden explotar la energía de una molécula para avanzar en varios campos.

"Una sola molécula tiene muchos grados de libertad, o formas de expresar su energía y dinámica, incluyendo vibraciones, rotaciones y traslaciones, "Passian dijo." Durante años, Los físicos han buscado formas de aprovechar estos estados moleculares, incluso cómo podrían usarse en instrumentos de alta precisión o como un dispositivo de almacenamiento de información para aplicaciones como la computación cuántica ".

Atrapar una molécula con una alteración mínima no es una tarea fácil, considerando su tamaño, alrededor de una milmillonésima parte de un metro, pero este artículo propone un método que puede superar ese obstáculo.

Al interactuar con la luz láser, la nanoestructura anular toroidal, algo así como una rosquilla encogida un millón de veces, puede atrapar las moléculas más lentas en su centro. Esto sucede como la nano-trampa, que se puede hacer de oro utilizando técnicas convencionales de nanofabricación, crea un campo de fuerza altamente localizado que rodea las moléculas. El equipo prevé el uso de técnicas de microscopía de sonda de barrido para acceder a nano-trampas individuales que formarían parte de una matriz.

"El microscopio de sonda de barrido ofrece una gran maniobrabilidad a nanoescala en términos de medición de fuerzas extremadamente pequeñas, ", Dijo Passian." Esta es una capacidad que sin duda será útil para futuros experimentos de captura.

"Una vez atrapado, podemos interrogar a las moléculas por sus propiedades espectroscópicas y electromagnéticas y estudiarlas de forma aislada sin perturbaciones de las moléculas vecinas ".

Si bien las demostraciones anteriores de atrapamiento de moléculas se han basado en grandes sistemas para confinar partículas cargadas como iones individuales, este nuevo concepto va en la dirección opuesta, a nanoescala. Próximo, Passian, Siopsis y Salhi planean construir nanotraps reales y realizar experimentos para determinar la viabilidad de fabricar una gran cantidad de trampas en un solo chip.

"Si tiene éxito, Estos experimentos podrían ayudar a habilitar dispositivos de procesamiento y almacenamiento de información que superen en gran medida lo que tenemos hoy, acercándonos así a la realización de las computadoras cuánticas, "Dijo Passian.

Salhi imagina un futuro similar, diciendo, "Estos avances están revelando la belleza de la respuesta óptica para muchas geometrías complejas y abriendo la puerta a la elaboración artesanal del entorno electromagnético. Visualizamos aplicaciones no solo para atrapar, sino también para diseñar nuevos dispositivos ópticamente activos".