Muestra por primera vez las uniones entre átomos, esta lupa, la más pequeña del mundo ha batido el límite de atrapamiento de la luz. Científicos de la Universidad de Cambridge, del CSIC y de la Universidad del País Vasco han logrado desarrollar la lupa más diminuta del mundo.
Su dispositivo, denominado picocavidad, consiste en un espacio físico muy pequeño creado por uno o dos átomos que atrapan la luz. Gracias a este “atrapador de luz”, los investigadores han conseguido ver el enlace químico que une dos átomos por primera vez.
“No es un ‘agujero’ como tal, sino que es una especie de atrapador de luz.
En una superficie metálica, los átomos están ordenados y, al llegar la luz sobre una superficie tan ordenada, digamos que pasa de largo.
Sin embargo, cuando por algún motivo, alguno de los átomos se mueve y sobresale, entonces esa protuberancia de un único átomo actúa como una ‘cavidad’.
Como el átomo tiene un tamaño de picometros, es decir, inferior a los nanómetros, hablamos de picocavidad que atrapa la luz”, explica Javier Aizpurua, líder del grupo de nanofotónica de la UPV/CSIC y uno de los autores del estudio
Gracias a esta minúscula lupa, los científicos han conseguido superar el límite de difracción de la luz situado en la escala de los nanómetros.
“Superar este límite con nanopartículas metálicas es algo que la gente lleva haciendo desde hace años gracias a un efecto de nanoantena de las partículas”, comenta Aizpurua.
“Lo novedoso y rupturista ahora es que conseguimos batir la localización (atrapamiento) de la luz hasta el límite (un solo átomo).
Ya más no se puede porque no hay nada que pueda atrapar la luz por debajo del átomo. En ese sentido, estamos llegando a los límites de localización de la luz, conceptualmente”, añade.
En otras palabras, la picocavidad permite superar el límite de los nanómetros (10 elevado a menos 9 metros), hasta alcanzar la escala atómica (un picómetro son 10 elevado a menos 12 metros).
Según explican los investigadores en Science, la lupa más diminuta del mundo debe funcionar a temperaturas muy bajas. La razón, de acuerdo con Aizpurua, es que si las temperaturas fuesen más altas, los átomos de la superficie metálica se moverían mucho más, de forma que no sería posible distinguir una picocavidad.
“Al hacer todo esto a temperaturas criogénicas, conseguimos que muy pocos átomos bailen en la superfice, y formen la picocavidad, teniendo por tanto el proceso muy controlado. A temperatura ambiente no habría manera de formar la picocavidad sistemáticamente”, dice el experto en nanofotónica.
Al localizar la luz en la picoescala, alrededor de un único átomo, la picocavidad ha conseguido ser la lupa más pequeña desarrollada hasta la fecha.
“Ahora podemos poner una molécula cerca de esta minilupa (picocavidad), y empezar a ver enlaces de una molécula que son de este tamaño (ångströms)”, sostiene Aizpurua.
Sin embargo, la picocavidad no servirá solo para observar enlaces químicos, sino que también será posible “actuar sobre estos enlaces moleculares”, en palabras del científico de la UPV-CSIC.
“Tenemos un picolaboratorio donde controlar la química, la reactividad, la catálisis, y todo ello en la escala atómica, con luz”, añade.
La lupa más diminuta del mundo abre el control de la química molecular a la escala más pequeña, la de los enlaces individuales.
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