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La lupa 'definitiva' permite ver enlaces químicos entre átomos

Durante siglos, los científicos han creído que la luz, como todas las ondas, no podía enfocarse más abajo que su longitud de onda, apenas debajo de una millonésima de un metro.
Ahora, investigadores dirigidos por la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, con colaboración de científicos españoles, han creado la lupa más pequeña del mundo, que enfoca la luz mil millones veces más ajustada, hasta la escala de los átomos individuales.
El equipo utilizó nanopartículas de oro altamente conductoras para fabricar la cavidad óptica más pequeña del mundo, tan pequeña que sólo encaja dentro una sola molécula. La cavidad --llamada "pico-cavidad" por los investigadores-- consiste en un bulto en una nanoestructura de oro del tamaño de un solo átomo y confina la luz a menos de una milmillonésima de metro.
Los resultados, detallados en un artículo publicado en la revista 'Science', posibilitan nuevas formas de estudiar la interacción de la luz y la materia, como hacer que las moléculas en la cavidad experimenten nuevos tipos de reacciones químicas, lo que podría permitir el desarrollo de tipos de sensores completamente nuevos.
Según los investigadores, la construcción de nanoestructuras con el control de un único átomo era extremadamente difícil. "Tuvimos que enfriar nuestras muestras a -260 ° C con el fin de congelar los huidizos átomos de oro", relata Felix Benz, autor principal del estudio. Los investigadores alumbraron con luz láser la muestra para construir las pico-cavidades, permitiéndoles observar el movimiento de un solo átomo en tiempo real.
"Nuestros modelos sugirieron que los átomos individuales prominentes podrían actuar como diminutos pararrayos, pero enfocando la luz en vez de la electricidad", explica el profesor Javier Aizpurua, del Centro de Física de Materiales de San Sebastián, quien dirigió la sección teórica de este trabajo.
"Incluso, los átomos de oro individuales se comportan igual que diminutas bolas metálicas en nuestros experimentos, con electrones conductores circulando alrededor, lo cual es muy diferente de su vida cuántica donde los electrones están unidos a su núcleo", añade el director de la investigación, Jeremy Baumberg, del Centro de Nanofotónica del Laboratorio Cavendish en Cambridge, Reino Unido.
Los hallazgos tienen el potencial de abrir un nuevo campo de reacciones químicas catalizadas por la luz, permitiendo construir moléculas complejas a partir de componentes más pequeños. Además, existe la posibilidad de generar nuevos dispositivos de almacenamiento de datos opto-mecánicos, que permiten que la información sea escrita y leída por la luz y almacenada en forma de vibraciones moleculares.