Nuevos conocimientos sobre la configuración de la unión y la movilidad de las moléculas en las superficies de las nanopartículas
Los físicos investigan la unión entre moléculas y nanopartículas con alta resolución
La forma en que las moléculas se unen a una superficie tiene una importancia fundamental en las reacciones químicas, lo que hace que la posibilidad de estudiar las configuraciones de unión en nanosistemas aislados sea de gran interés. Un equipo de investigación de Friburgo dirigido por el Dr. Lukas Bruder y el Prof. Dr. Frank Stienkemeier ha logrado estudiar las configuraciones de unión y la movilidad de las moléculas orgánicas en partículas de gas noble ultrafrías. De este modo, han obtenido información sobre las diferentes configuraciones de unión entre las moléculas y la superficie de las nanopartículas y cómo se desarrollan estas configuraciones tras la exposición a la luz. Para ello, estudiaron las moléculas de ftalocianina como importantes bloques de construcción para aplicaciones optoelectrónicas y fotovoltaicas orgánicas. Los resultados se publicaron en la revista Nature Communications.
Excitación por láser de una molécula de ftalocianina en la superficie de un racimo de gas noble formado por unos cientos de átomos de neón. El sistema tiene un tamaño inferior a diez nanómetros.
Image: provided by the research group
Resolución temporal y energética especialmente alta
Para los experimentos, se depositaron moléculas individuales sobre partículas aisladas de gas noble en ultravacío y posteriormente se estudiaron mediante espectroscopia bidimensional coherente. Esta técnica, aplicada a nanosistemas aislados, permite estudiar las propiedades moleculares con una resolución temporal y energética especialmente alta. En este caso, la resolución temporal es de sólo una fracción de millonésima de segundo, lo que permite seguir los procesos de unión en tiempo real.
"Lo que resulta especialmente sorprendente es el gran número de posibles configuraciones de unión que hemos podido estimar", afirma Ulrich Bangert, responsable en gran medida del trabajo de laboratorio. Esta observación, que fue posible gracias a la determinación por primera vez del perfil de líneas homogéneas en un sistema de este tipo, ofrece nuevos incentivos para la modelización teórica de las nanopartículas.
Un enfoque prometedor para futuras investigaciones
"Será interesante ver cómo nuestro método de investigación puede transferirse a otras nanopartículas, como las catalíticas", dice Lukas Bruder, mirando al futuro. "Sin embargo, la alta resolución alcanzada también muestra en general una perspectiva prometedora para investigar las reacciones fotoquímicas en los nanosistemas", añade Frank Stienkemeier.
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