|
Imagen: Figura que muestra de manera artística el cambio de color cuando
el efecto túnel cuántico se produce en una cavidad subnanométrica.
Crédito: Universidad de Cambridge
|
Una investigación coliderada por el Consejo Superior de Investigaciones
Científicas (CSIC), la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y la
Universidad de Paris Sud (Francia) ha estudiado el comportamiento del
vacío que existe entre dos nanoesferas de oro. En concreto, cuando la
distancia entre ambas bolas es inferior a un nanómetro el espacio
vacío puede cambiar de color según el trabajo, publicado hoy
en la revista Nature. El efecto se debe a que los electrones acumulados
en las paredes áureas de las nanoesferas pueden experimentar el efecto
túnel, lo que reduce la carga de la superficie y modifica su color
de rojo a azul.
El investigador del Centro de Física de Materiales (centro mixto del
CSIC y la Universidad del País Vasco) Javier Aizpurua, que ha dirigido
la parte española de la investigación, compara esta reducción de carga
con la tensión liberada a través de un beso: “Cuanto más se acercan las
nanoesferas de oro más carga presentan sus superficies y dicha carga
sólo es liberada a través del salto cuántico de sus electrones, del
mismo modo que la tensión previa a un beso aumenta según se acercan las
caras y se libera cuando finalmente se juntan los labios”.
En este caso, el acercamiento de las nanoesferas de oro generaría entre
ellas un beso virtual, ya que nunca llegan a tocarse, que liberaría de
carga a sus superficies y cambiaría el color de la cavidad
existente entre ellas.
A distancias inferiores a un nanómetro, el vacío existente entre
dichas bolas metálicas adquiere color gracias a la interacción de
los electrones de su superficie con la luz. El haz los empuja y los hace
oscilar, lo que les aporta un color plasmónico rojo que se va
intensificando a medida que se acercan las esferas. Cuando la distancia
entre ambas se reduce por debajo de 0,35 nanómetros, los electrones de
sus superficies comienzan a experimentar el efecto túnel, lo que va
transformando el color plasmónico del vacío en azul a
medida que se reduce la carga eléctrica.
El investigador de la Universidad de Cambridge Jeremy Baumberg,
responsable del equipo experimental, explica: “Alinear dos nanoesferas
de oro es como cerrar los ojos e intentar que dos agujas sostenidas con
los dedos se toquen por ambas puntas”. Según Baumberg, conseguirlo les
“ha costado años de duro trabajo”.
Por su parte, Aizpurua detalla que para poder predecir los cambios de
color obtenidos en el experimento fue necesaria “la fusión de la visión
cuántica y clásica del mundo”. “La modelación de tantos electrones
oscilando dentro de las bolas de oro en respuesta a un haz de luz no
podría ser descrita con las teorías existentes”, asegura el investigador
del CSIC.
Esta reinterpretación de la interacción entre la luz y la materia a
escala nanométrica podría aportar nuevas maneras de describir y medir el
mundo a escala atómica y abre la puerta a nuevas estrategias para la
fabricación de dispositivos tecnológicos optoeléctricos luminosos.
La investigación ha contado, además, con la participación de
investigadores del Centro Nacional de Investigación Científica
(Francia); y ha sido financiada a través del proyecto ETORTEK de
Nanociencia y Nanotecnología del Gobierno Vasco, el proyecto Eranet
CUBIHOLE de la Unión Europea y por la agencia vasca de Ciencia
IKERBASQUE.
Fuente: CSIC 07/11/2012
Kevin J. Savage, Matthew M. Hawkeye, Rubén Esteban, Andrei G. Borisov,
Javier Aizpurua, and Jeremy J. Baumberg. Capturing the Quantum Regime in
Tunneling Plasmonics. Nature. DOI: 10.1038/nature11653
www.cisic.es
www.cci-calidad.com |
