Más nítido que nunca: Los físicos hacen más detectables las vibraciones moleculares
El nuevo método mejorará la comprensión de las interacciones en los sistemas moleculares y permitirá seguir desarrollando los métodos de simulación
En las moléculas, los átomos vibran con patrones y frecuencias característicos. Por ello, las vibraciones son una herramienta importante para estudiar las moléculas y los procesos moleculares, como las reacciones químicas. Aunque los microscopios de efecto túnel permiten obtener imágenes de moléculas individuales, hasta ahora era difícil detectar sus vibraciones. Los físicos de la Universidad de Kiel (CAU) han inventado ahora un método con el que las señales de vibración pueden amplificarse hasta un factor de 50. Además, han aumentado la resolución de la frecuencia con creces. El nuevo método mejorará la comprensión de las interacciones en los sistemas moleculares y permitirá seguir desarrollando métodos de simulación. El equipo de investigación ha publicado los resultados en la revista Physical Review Letters.
En esta imagen de microscopio, las moléculas de ftalocianina de plomo sobre una superficie de plomo superconductora aparecen como tréboles de cuatro hojas. Las vibraciones de estas moléculas se estudiaron con el nuevo método.
© Jan Homberg
El descubrimiento, realizado por el Dr. Jan Homberg, el Dr. Alexander Weismann y el Prof. Dr. Richard Berndt del Instituto de Física Experimental y Aplicada, se basa en un efecto mecánico cuántico especial, el llamado tunelaje inelástico. Los electrones que atraviesan una molécula en su camino desde una punta metálica hasta la superficie del sustrato en el microscopio de túnel de barrido pueden liberar energía a la molécula o tomarla de ella. Este intercambio de energía se produce en porciones determinadas por las propiedades de la respectiva molécula.
Normalmente, esta transferencia de energía sólo se produce en raras ocasiones y, por tanto, es difícil de medir. Para amplificar la señal de medida y conseguir al mismo tiempo una alta resolución de frecuencia, el equipo del CAU utilizó una propiedad especial de las moléculas en los superconductores que habían descubierto previamente: dispuestas adecuadamente, las moléculas muestran un estado en el espectro que aparece en forma de aguja, muy alto y extremadamente agudo -- la llamada resonancia Yu-Shiba-Rusinov. Los experimentos se apoyaron en el trabajo teórico de Troels Markussen, de la empresa de software Synopsis, en Copenhague.
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