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MIRO publica descubrimiento clave para la química de polaritones

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  • Los investigadores dieron a conocer en Science un avance que da sustento teórico y experimental a esta área reciente de la ciencia y cuyos resultados proporcionan una corroboración importante de observaciones anteriores que se volvieron controvertidas.

Controlar las reacciones químicas de las moléculas para generar nuevos productos es uno de los grandes retos que siguen ocupando la atención de las y los científicos. Los avances en esa línea serán claves en la industria para reducir los desperdicios que se generan cuando se fabrican materiales para la construcción, la industria automotriz o de electrodomésticos, así como en la producción de catalizadores que se usan para acelerar o retardar reacciones químicas.

Durante diez años, este ha sido uno de los objetivos de un campo nuevo de la ciencia llamado química de polaritones. La especialidad utiliza herramientas de física cuántica y química con la finalidad de modificar el comportamiento de las moléculas, mediante experimentos en los que las hacen interactuar con campos electromagnéticos dentro de cavidades ópticas. En estos resonadores minúsculos que atrapan la luz entre dos espejos, las moléculas son llevadas al vacío electromagnético, que es un estado cuántico en el cual estas mantienen la menor energía posible, y donde ocurre un extraño proceso que se conoce como “túnel cuántico” en el que las partículas subatómicas desaparecen y reaparecen de forma continua.

Sin resultados consistentes a la fecha, y tras experimentos realizados en diferentes laboratorios del mundo que obtenían mediciones que contradecían los resultados obtenidos por otros grupos de investigación, esta área de la ciencia empezó a ganar algunos detractores en el mundo científico.

Demostrar que el fenómeno era posible 

Con el desafío de crear un mecanismo teórico que permitiera describir cómo se producen reacciones químicas en moléculas orgánicas de uretano, un grupo chileno liderado por el investigador Felipe Herrera, del Instituto Milenio de Investigación en Óptica (MIRO), y académico de la Universidad de Santiago, comenzó a trabajar junto a un equipo del Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos, liderado por el investigador Blake Simpkins.

El objetivo era desarrollar experimentos que tuvieran una explicación teórica que les permitiera obtener los mismos resultados de manera consistente, para modificar de manera selectiva los enlaces que unen las moléculas usando luz infrarroja dentro de cavidades ópticas, y en condiciones de temperatura ambiente. Todo esto llevó a la publicación “Modificación de la reactividad química en estado fundamental por medio de coherencia radiación-materia en cavidades infrarrojas”.

Sobre el aporte específico de esta publicación, el investigador posdoctoral de MIRO, Dr. Johan Triana explica: “El aporte experimental de este estudio es la confirmación de la modificación de las tasas de reacción por medio de la interacción con el vacío del campo electromagnético confinado dentro de la cavidad, usando una reacción química bastante estudiada y con cambios más significativos que los encontrados con otro tipo de reacciones. En la parte teórica, el aporte se centra en que, al modificar la dinámica de los enlaces químicos que participan mayoritariamente en la reacción, a través de la radiación infrarroja, es posible controlar los productos”.

Fuente: MIRO

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