Retrato energético: captar el momento de excitación de una molécula
Investigadores de la Universidad de Ratisbona, en colaboración con IBM Research Europe - Zúrich, han hallado un modo de acceder a los estados excitados de moléculas individuales y determinar sus energías.
Ilustración artística del intercambio dirigido de electrones individuales (rojo y azul) entre la punta de un microscopio de fuerza atómica (dorado) y una única molécula de pentaceno (esferas blancas/negras) adsorbida en NaCl (verde).
© Jascha Repp
Una propiedad fundamental de átomos y moléculas son las energías a las que pueden añadirse o eliminarse electrones del compuesto. Esto es decisivo para muchas reacciones químicas en las que se intercambian electrones. Pero no sólo tiene un interés fundamental: Los compuestos orgánicos son candidatos prometedores para células solares avanzadas y dispositivos emisores de luz, ya que son baratos, abundantes y no tóxicos. Para la funcionalidad de tales dispositivos, las energías de intercambio de electrones con el entorno son también de suma importancia.
La funcionalidad de las células solares y los dispositivos emisores de luz está fuertemente influenciada por los estados excitados, en los que la molécula ha adquirido energía adicional. Conocer el valor de esta energía es clave en muchas aplicaciones.
Investigadores de la Universidad de Ratisbona, en colaboración con IBM Research Europe - Zúrich, han hallado una forma de acceder a las energías de intercambio de carga de los estados básico y excitado de una única molécula. Para ello, utilizaron un microscopio de fuerza atómica, un microscopio en el que se detectan fuerzas diminutas entre una punta y una superficie. Este tipo de microscopio permite obtener imágenes incluso de la estructura interna de moléculas individuales, de modo que los investigadores pueden identificar la molécula bajo la punta del microscopio. Además, la punta también puede utilizarse para añadir y retirar electrones de la molécula. Los investigadores de Ratisbona utilizaron esta capacidad para acceder a diferentes estados de carga y excitación de moléculas individuales. En concreto, cambiando lentamente la energía de los electrones disponibles en la punta y observando cuándo la molécula experimenta transiciones de estado de carga, se puede acceder a los distintos estados excitados, identificarlos y medir sus energías. Los investigadores prevén que esta técnica podría aplicarse a una amplia gama de moléculas, incluidas las interesantes desde el punto de vista de la investigación fundamental y las destinadas a aplicaciones en conversión de energía y electrónica orgánica.
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