Una molécula, muchas señales: cómo distinguen los investigadores los diferentes estímulos
¿Qué proceso de excitación hay detrás de cada señal de medición?
Anuncios
Las moléculas pueden situarse en los más diversos estados cuánticos. ¿Cómo se pueden distinguir estos estados en las mediciones cuando los modelos teóricos no son fiables? ¿Qué proceso de excitación se esconde detrás de cada señal de medición?
El Dr. Arnab Banerjee se enfrentó precisamente a estas preguntas cuando estudió moléculas individuales de cobalto-ceno mediante espectroscopia de túnel. Los espectros medidos mostraban una desconcertante variedad de excitaciones. Junto con cuatro colegas de Kiel y San Sebastián (España), logró descifrar los datos de una forma novedosa. Los resultados se han publicado recientemente en la revista «Physical Review Letters» y han sido destacados por los editores mediante una «Editors’ Suggestion».
Qué se esconde detrás de los picos
Se estudió la molécula de cobalto-ceno sobre una superficie de plomo que se vuelve superconductora a temperaturas muy bajas, es decir, que conduce la corriente sin resistencia. Para ello, el equipo utilizó un microscopio de efecto túnel. Acercaron la punta metálica del microscopio a la molécula hasta tal punto que los electrones pudieron superar la minúscula distancia que los separaba de ella. Al modificar la energía de los electrones y registrar la corriente que fluía, los investigadores obtuvieron un espectro: Un aumento brusco de la corriente indica que, a la energía correspondiente, se desencadena un proceso en la molécula. Sin embargo, un salto por sí solo no revela aún qué proceso concreto se esconde detrás, y la situación se vuelve especialmente confusa cuando aparecen muchas excitaciones diferentes en el mismo espectro.
Para distinguir las señales, el equipo hizo entrar y salir electrones de la molécula y, además, estudió el efecto de un campo magnético intenso. La combinación de ambos factores revela el tipo de excitación, ya sea una oscilación de la molécula, un cambio de sentido del espín de un electrón o el salto de un electrón entre diferentes orbitales.
Una mirada al interior de la molécula
Las mediciones no solo muestran a qué energías se producen las excitaciones. También se determinó la distribución espacial de la probabilidad de excitación con resolución submolecular. Mediante una comparación con los resultados de cálculos complejos (teoría del funcional de la densidad, extensión dependiente del tiempo TDDFT), se confirmó aún más la asignación de las señales de medición a los estados moleculares implicados.
«Las moléculas son sistemas cuánticos. Para controlar sus estados y, posiblemente, utilizarlas como componentes de ordenadores cuánticos, son imprescindibles las bajas temperaturas», afirma el Dr. Alexander Weismann, coautor del estudio. «En la actualidad, el departamento de Física de Kiel investiga fenómenos cuánticos de vanguardia en el marco de KiNSIS —Kiel Nano, Surface and Interface Science—. Espero que la CAU no abandone este campo tan prometedor».
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
