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El “beso” de dos nanoesferas permite reinterpretar la interacción entre luz y materia

Científicos del CSIC funden en un experimento a escala atómica las visiones cuántica y clásica del mundo


Un experimento realizado con dos nanoesferas de oro ha revelado que, cuando estas se acercan, liberan una carga electrónica que cambia el color del vacío que las rodea. El proceso, muy similar a como se descarga la tensión previa a un beso cuando por fin este se produce, permitirá conocer mejor el mundo a escala atómica y crear nuevos dispositivos optoeléctricos luminosos.





Recreación artística del "beso" de las nanoesferas. Fuente: CSIC.
Recreación artística del "beso" de las nanoesferas. Fuente: CSIC.
Una investigación coliderada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y la Universidad de Paris Sud (Francia) ha revelado que el efecto que se produce cuando dos nanoesferas de oro están a una distancia inferior a un nanómetro, en el que el espacio vacío puede cambiar de color, se debe a que los electrones acumulados en las paredes áureas de estas nanoesferas pueden experimentar el efecto túnel, lo que reduce la carga de la superficie y modifica su color de rojo a azul, según ha publicado Nature.

El investigador del Centro de Física de Materiales (centro mixto del CSIC y la Universidad del País Vasco) Javier Aizpurua, que ha dirigido la parte española de la investigación, compara esta reducción de carga con la tensión liberada a través de un beso: “Cuanto más se acercan las nanoesferas de oro más carga presentan sus superficies y dicha carga sólo es liberada a través del salto cuántico de sus electrones, del mismo modo que la tensión previa a un beso aumenta según se acercan las caras y se libera cuando finalmente se juntan los labios”.

En este caso, el acercamiento de las nanoesferas de oro generaría entre ellas un beso virtual, ya que nunca llegan a tocarse, que liberaría de carga a sus superficies y cambiaría el color de la cavidad existente entre ellas.

A distancias inferiores a un nanómetro, el vacío existente entre dichas bolas metálicas adquiere color gracias a la interacción de los electrones de su superficie con la luz.

El haz los empuja y los hace oscilar, lo que les aporta un color plasmónico rojo que se va intensificando a medida que se acercan las esferas. Cuando la distancia entre ambas se reduce por debajo de 0,35 nanómetros, los electrones de sus superficies comienzan a experimentar el efecto túnel, lo que va transformando el color plasmónico del vacío en azul a medida que se reduce la carga eléctrica.

Fusión de la visión cuántica y clásica del mundo

El investigador de la Universidad de Cambridge Jeremy Baumberg, responsable del equipo experimental, explica: “Alinear dos nanoesferas de oro es como cerrar los ojos e intentar que dos agujas sostenidas con los dedos se toquen por ambas puntas”. Según Baumberg, conseguirlo les “ha costado años de duro trabajo”.

Por su parte, Aizpurua detalla que para poder predecir los cambios de color obtenidos en el experimento fue necesaria “la fusión de la visión cuántica y clásica del mundo”. “La modelación de tantos electrones oscilando dentro de las bolas de oro en respuesta a un haz de luz no podría ser descrita con las teorías existentes”, asegura el investigador del CSIC.

Esta reinterpretación de la interacción entre la luz y la materia a escala nanométrica podría aportar nuevas maneras de describir y medir el mundo a escala atómica y abre la puerta a nuevas estrategias para la fabricación de dispositivos tecnológicos optoeléctricos luminosos.

La investigación ha contado, además, con la participación de investigadores del Centro Nacional de Investigación Científica (Francia); y ha sido financiada a través del proyecto ETORTEK de Nanociencia y Nanotecnología del Gobierno Vasco, el proyecto Eranet CUBiHOLE de la Unión Europea y por la agencia vasca de Ciencia IKERBASQUE.

Referencia bibliográfica:

Kevin J. Savage, Matthew M. Hawkeye, Rubén Esteban, Andrei G. Borisov, Javier Aizpurua, and Jeremy J. Baumberg. Capturing the Quantum Regime in Tunneling Plasmonics. Nature. DOI: 10.1038/nature11653


Jueves, 8 de Noviembre 2012
CSIC/T21
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