Científicos del grupo de Nano-óptica Cuántica de la Universidad de Oviedo y del Centro de Investigación de Nanomateriales y Nanotecnología (CINN-CSIC), en colaboración con el grupo de Nanofotónica 2D del Donostia International Physics Center (DIPC), han logrado un avance significativo al observar por primera vez cómo la luz confinada a escalas nanométricas puede interactuar de manera direccional con las vibraciones de moléculas orgánicas. Este estudio, publicado en la prestigiosa revista Nature Photonics, abre nuevas posibilidades para manipular propiedades químicas en direcciones controladas y desarrollar sensores innovadores capaces de detectar cantidades mínimas de moléculas.
La nano-óptica se centra en el comportamiento de la luz cuando se comprime a dimensiones extremadamente pequeñas, comparables a una canica frente al tamaño de la Tierra. En este ámbito diminuto, las reglas físicas cambian drásticamente, permitiendo estudiar fenómenos que no son observables a escalas mayores. Los investigadores han utilizado un material conocido como trióxido de molibdeno (MoO3), que puede separarse en láminas extremadamente delgadas, lo que le confiere características únicas para albergar luz en la nanoescala, conocida como nanoluz.
Nuevas Fronteras en la Interacción Luz-Materia
El equipo ha demostrado que al apilar varias capas de MoO3, es posible controlar la dirección de esta nanoluz. En su investigación más reciente, han evidenciado cómo esta luz puede interactuar intensamente con moléculas orgánicas en direcciones específicas, es decir, con mayor intensidad en algunas orientaciones que en otras. Esta interacción tiene lugar entre la nanoluz y las vibraciones moleculares; cada molécula presenta una vibración única, similar a una firma o huella digital, lo que permite su identificación precisa. La detección de estas firmas es fundamental para diversas tecnologías, desde análisis médicos hasta sensores ambientales.
Ana Isabel Fernández-Tresguerres Mata, coprimera autora del estudio y doctora en Física por la Universidad de Oviedo, explica: “Lo que hemos observado es que esta interacción entre nanoluz y vibraciones moleculares puede dirigirse e intensificarse en ciertas direcciones, algo completamente nuevo”. José Álvarez Cuervo, coautor e investigador predoctoral del mismo grupo, añade: “El MoO3 actúa como una plataforma excepcional para favorecer el acoplamiento en direcciones específicas, abriendo nuevas posibilidades para sistemas avanzados de detección”.
Implicaciones del Acoplamiento Fuerte
Este tipo intenso de interacción se conoce como acoplamiento fuerte, lo cual permite un intercambio energético muy eficiente entre luz y materia. En este régimen pueden surgir fenómenos extraordinarios que alteran las propiedades químicas. Christian Lanza, investigador predoctoral y coprimera autor del artículo, destaca: “Este descubrimiento tiene profundas implicaciones para la reactividad química y la detección molecular. Estamos avanzando hacia una manipulación selectiva de la materia a escala nanométrica”.
Kirill Voronin, investigador del DIPC y doctor en Física por la Universidad del País Vasco, resalta: “El acoplamiento fuerte es uno de los fenómenos más significativos dentro de la óptica cuántica. Bajo esta intensa interacción, luz y materia dejan de ser entidades separadas para fusionarse y crear un estado completamente nuevo”. Pablo Alonso González, líder del grupo de Nano-óptica Cuántica en la Universidad de Oviedo, concluye: “Nuestro objetivo futuro es profundizar en el estudio del acoplamiento fuerte direccional entre luz y materia con miras a controlar enlaces químicos individuales mediante luz; esto representaría una forma innovadora de nanoquímica óptica”.
Si (
No(
