Luego decidieron ir un paso más allá y ver qué posibilidades había de controlar esto usando pulsos de láser ultracortos, de picosegundos, de cientos de femtosegundos, pulsos débiles e intensos y distintas combinaciones de pulsos clásicos en sistemas que pueden permitir la existencia de coherencia cuántica. Así, los investigadores de la Universidad de Colorado Boulder, Sandeep Sharma y Markus B. Raschke, junto al académico de la Usach, Felipe Herrera se embarcaron en un nuevo proyecto.

Para diseñar los dispositivos que entran en resonancia con los campos electromagnéticos en frecuencias específicas, se unieron con la investigadora Hatice Altug y Aurelian John-Herpin del Instituto de Bioingeniería de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne, en Suiza, quienes hicieron las muestras para las mediciones.  Luego Roland Wilcken y Jun Nishida, de la Universidad de Colorado Boulder, hicieron las mediciones en laboratorio y los investigadores de MIRO Felipe Herrera y Johan Triana culminaron el proceso con un modelo teórico que describe el sistema y los resultados experimentales.

Al interior de la molécula

“Imagina que tienes una guitarra y que dependiendo de cómo la tocas obtienes diferentes notas”, relata el Dr. Felipe Herrera. Para el investigador posdoctoral Usach-MIRO, Johan Triana, la transferencia de energía dentro de la molécula sería como tocar una conexión nerviosa y sentir el pulso en otra parte del cuerpo, pero en este caso, “la molécula pasa de tocar una nota con un instrumento a tocar otra, lo que se traduce en que la molécula cambia su forma de vibrar”.

Para detectar estas vibraciones intramoleculares se usó espectroscopia unidimensional (1D), otro elemento novedoso, pues comúnmente los experimentos para medir la transferencia energética a nivel molecular usan espectroscopía bidimensional (2D) por medio del método “bombeo-prueba”, que utiliza dos pulsos de láser (uno para inyectar energía en la molécula y otro para captar dónde quedó la señal).

En este caso el equipo de investigación logró obtener señales de la transferencia de energía con un solo pulso de láser a través de la creación de un campo electromagnético cuantizado alrededor del dispositivo que interacciona con el polímero. Allí el campo eléctrico se activa, se emiten fotones y se registra la señal. Esto permite trabajar con conjuntos de moléculas más pequeños y bajar el número de cientos de miles a solo miles de moléculas. 

Desde lo teórico, el Dr. Johan Triana explicó que “lo novedoso se encuentra en que se redujo el número de aproximaciones necesarias para describir cómo se modifican los tiempos de vida de las coherencias a nivel vibracional cuando el sistema molecular se encuentra acoplado a un campo electromagnético  alrededor de una nano antena, además de cómo influyen otros modos de vibración en estos tiempos de vida”. 

A futuro, el equipo espera continuar aplicando esta técnica en otro tipo de sistemas. En ese sentido, el Dr. Herrera destacó que  “este modelo es bastante preciso y la comparación de resultados de nuestro método con experimentos más sofisticados realizados en años anteriores es perfecta, lo que también tuvo un impacto en los revisores de la revista,  porque básicamente estamos inventando una nueva forma de aprender sobre estos materiales”.