Los físicos de la TU Graz han calculado cómo se pueden estimular moléculas adecuadas con pulsos de luz infrarroja para crear pequeños campos magnéticos. Si también tiene éxito en los experimentos, este principio podría aplicarse en circuitos informáticos cuánticos.

Cuando las moléculas se irradian con luz infrarroja, comienzan a vibrar debido al aporte de energía. Para Andreas Hauser, del Instituto de Física Experimental de la Universidad Tecnológica de Graz, este conocido fenómeno fue el punto de partida para considerar si estas oscilaciones también podrían utilizarse para generar campos magnéticos. Esto se debe a que los núcleos de los átomos están cargados positivamente y cuando una partícula cargada se mueve, se crea un campo magnético. Tomando como ejemplo las ftalocianinas metálicas, moléculas de tinte planas y con forma de anillo, Andreas Hauser y su equipo han calculado que, debido a su alta simetría, estas moléculas en realidad producen pequeños campos magnéticos en el rango de los nanómetros cuando se exponen a pulsos infrarrojos. . Según los cálculos, debería ser posible medir la intensidad del campo, bastante baja pero muy localizada con precisión, mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear. Los investigadores han publicado sus resultados. Revista de la Sociedad Química Estadounidense.

Danza circular de moléculas.

Para realizar los cálculos, el equipo utilizó trabajos originales de los primeros días de la espectroscopia láser, algunos de los cuales tenían décadas de antigüedad, y utilizó la teoría moderna de la estructura electrónica en las supercomputadoras del Vienna Science Cluster y TU Graz para calcular cómo se comportan las moléculas de ftalocianina cuando se irradian. con luz infrarroja polarizada circular. Lo que sucedió es que las ondas de luz polarizadas circularmente, es decir, retorcidas en espiral, excitan simultáneamente dos vibraciones moleculares en ángulo recto entre sí. «Como todo par de danzas centrales sabe, la combinación correcta de adelante-atrás e izquierda-derecha crea un pequeño circuito cerrado. Y este movimiento circular de cada núcleo atómico afectado en realidad crea un campo magnético, pero sólo de manera muy local, con dimensiones en en el rango de unos pocos nanómetros», afirma Andreas Hauser.

Moléculas como cadenas en computadoras cuánticas

Mediante la manipulación selectiva de la luz infrarroja es posible incluso controlar la fuerza y ​​la dirección del campo magnético, explica Andreas Hauser. Esto convertiría las moléculas en interruptores ópticos de alta precisión que también podrían usarse para construir circuitos informáticos cuánticos.

Experimentos como siguiente paso.

Junto con colegas del Instituto de Física del Estado Sólido de la TU Graz y un equipo de la Universidad de Graz, Andreas Hauser quiere demostrar experimentalmente que se pueden generar campos magnéticos moleculares de forma controlada. «Para la prueba, pero también para otras aplicaciones, la molécula de ftalocianina debe colocarse en la superficie. Sin embargo, esto cambia las condiciones físicas, lo que a su vez influye en la excitación inducida por la luz y en las propiedades del campo magnético», explica Andreas Hauser. . «Por eso queremos encontrar un material de soporte que afecte mínimamente al mecanismo deseado». En el siguiente paso, el físico y sus colegas quieren calcular la interacción entre las ftalocianinas depositadas, el material de soporte y la luz infrarroja, antes de probar las variantes más prometedoras en experimentos.



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