Munduko lenterik txikiena, optika atomikoari esker

Mendeetan zehar, zientzialariek uste izan dute argia ezin zela enfokatu bere uhin luzera (metroaren milioirenaren ordenakoa) baino neurri txikiagoetan. Baina, Donostiako Materialen Fisika Zentroko (CSIC-UPV/EHU) eta Donostia International Physics Centerreko (DIPCko) zenbait ikertzailek, Cambridgeko Unibertsitatearekin elkarlanean, munduko lenterik txikiena eraiki dute, argia metroa baina mila milioi aldiz txikiagoak diren neurrietan harrapatzeko gai den lentea, atomo bakarraren neurrian hain zuzen ere.
Irudia:

Irudia: Nazioarteko ikertzaile talde batek, munduko lenterik txikiena sortu du; argia atomo bat baino dimentsio txikiagoetan kontzentratzeko gai den lentea.

Javier Aizpurua irakaslea, Materialen Fisika Zentroko eta DIPCko ikertzailea, izan da argia atomo bat baina dimentsio txikiagoetan kontzentratzeko gai den lentea sortu duen ikerketaren alor teorikoen burua. “Gure iragarpen teorikoek hori posible zela aditzera ematen zuten, orain egiaztatu den bezalaxe”, adierazi du Aizpuruak. Garapen teoriko hauei esker, horren eskala txikietan argiaren konfinamendua eta argiak molekulekin duen elkarrekintza ulertu ahal izan da.

Cambridgeko ikertzaile talde esperimentalak, Jeremy Baumberg irakaslearen gidaritzapean, eroankortasun altuko urrea erabili du aurki daitekeen barrunbe optikorik txikiena eraikitzeko. Barrunbe hau – ‘piko-barrunbe’ izenaz deitua – urrezko nano-egitura batean atomo bakarreko konkor batez osatuta dago, eta argia konfinatzen du metroaren mila milioirena baina neurri txikiagoetan. Esperimentuan, barrunbe honen ondoan zenbait molekula aurkitzen dira, eta honek ahalbidetzen du argia eta materiaren arteko elkarrekintza ikertzeko modu berri bat. Emaitzak Science aldizkarian argitaratu dira.

Eskuan plektroa hartuta gitarraren sokak eragiten diren moduan, argiaren energiak molekula baten lotura kimiko jakin baten bibrazioak eragin ditzake. Fenomeno honi elkarrekintza optomekanikoa deritzo. Lan honetan, ikertzaileek lortu dutena izan da hain zuzen ere, piko-barrunbean fokuratuko argiak ondoko molekularen bibrazioak eragitea; munduko gitarrarik txikiena bezala imajina genezake, argiaren bidez jotzen den gitarra molekular ñimiñoa.

“Eskuartean duguna elkarrekintza optomekaniko bat da, eta eskala atomikoan seinale optikoa bihurtzeko erabili daiteke. Hau da, argiarekin gure “gitarra” molekularraren “nota” jakin batzuk jotzeko: argi mota batek zenbait nota joarazten ditu eta beste argi mota bat berriz ez da gai ezer jotzeko” azaltzen du Aizpuruak.

Nanoegiturak eraikitzea banakako atomoen zehaztasunarekin oso zaila da, eta urrezko atomo iheskorrak izoztu ahal izateko, gutxienez, -260°C tenperaturara laginak hoztea beharrezkoa izaten da (zero absolutua -273,15°C da). Urrezko nano-partikulak laserrarekin argiztatzean, isolatutako atomo gutxi batzuk mugitu egiten dira eta piko-barrunbea eratzen dute. Une horretan, piko-barrunbe horretan enfokatutako argiak ondoko molekularen bibrazioa eragiten du, prozesua denbora errealean monitorizatua delarik.

Urrezko atomoek, argia harrapatzen duten saski eroale ñimiñoak bezala jokatzen dute eta, argi bidez katalizatutako erreakzio kimikoen alorrean aukera eta bide berriak irekitzeko gaitasuna azaltzen dute. Piko-barrunbe hauek, osagai sinpleagoetatik habiatuz beste konplexu molekularrak osatzeko erabil litezke, baita gailu optomekaniko berriztagarriak garatu ahal izateko ere.

Erreferentzia bibliografikoa:

Single-molecule optomechanics in ‘pico-cavities’. Felix Benz, Mikolaj K. Schmidt, Alexander Dreismann, Rohit Chikkaraddy, Yao Zhang, Angela Demetriadou, Cloudy Carnegie, Hamid Ohadi, Bart de Nijs, Ruben Esteban, Javier Aizpurua, Jeremy J. Baumberg. Science 354, 725-728 (2016). DOI: 10.1126/science.aah5243

Iturria:
UPV/EHUko komunikazio bulegoa: Argia atomoetara iristen denean.

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>