Química

Nuevas y más rapidas moléculas para las tecnologías ópticas

(NC&T) Los nuevos materiales, moléculas orgánicas conocidas como cromóforos, interactúan más fuertemente con la luz que cualquier molécula probada anteriormente. Esto hace a estas moléculas o a otras diseñadas siguiendo los mismos principios, las candidatas favoritas para su uso en tecnologías ópticas como interruptores ópticos, conexiones de Internet, hologramas y sistemas ópticos de memoria. Las moléculas fueron sintetizadas por químicos de la Academia China de Ciencias, y evaluadas según los cálculos teóricos desarrollados por físicos de la Universidad Estatal de Washington. Sus propiedades ópticas exactas fueron comprobadas por químicos de la Universidad de Leuven en Bélgica.

Las moléculas presentaron un mejor rendimiento que cualquier otra molécula medida anteriormente.

Desde que en los años setenta las tecnologías ópticas alcanzaron relevancia, los investigadores han intentado mejorar los materiales para manipular la luz. En 1999, el físico Mark Kuzyk, de la Universidad Estatal de Washington, descubrió un límite fundamental de cuán fuertemente puede interactuar la luz con la materia. Él consiguió demostrar que todas las moléculas examinadas en aquel momento estaban muy lejanas de ese límite. Incluso las consideradas como las mejores, eran 30 veces menos eficientes que lo teóricamente posible. Las nuevas moléculas rompen el techo en aquellas antiguas clasificaciones y son intrínsecamente mejores en un 50 por ciento que cualquiera de las probadas previamente, lo que significa que son mucho más eficientes en la conversión de la energía luminosa en otra forma de energía utilizable.

Los nuevos parámetros de diseño requieren una estructura molecular que incrementa una propiedad conocida como hiperpolarizabilidad intrínseca, que refleja cuán rápido se deforman los electrones en la molécula cuando ésta interviene en la fusión de dos fotones en uno, una acción que es la base de un interruptor óptico.

Tecnologías ópticas
Mark Kuzyk. (Foto: Washington State U.)
Este trabajo es una contribución muy importante que puede ayudar a lograr el tipo de operaciones enteramente ópticas que se necesitan para las futuras redes de procesamiento cien por cien óptico de datos, un objetivo que ha eludido a los investigadores durante veinte años.

En el nuevo diseño base, cada molécula tiene un componente en un extremo que dona un electrón, y un componente en el otro extremo que acepta un electrón. En el medio está la porción "puente" de la molécula.

Los esfuerzos anteriores por incrementar la interacción con la luz se centraron en "pulir" el puente para permitir que los electrones fluyeran más fácilmente desde el extremo donador al extremo aceptor.

Los cálculos de Kuzyk demostraron que una estructura más desigual (o pródiga en "baches") en realidad reforzaba la interacción con la luz. Y Koen Clays (de la Universidad de Leuven) reconoció que algunas estructuras en las que había trabajado Yuxia Zhao (de la Academia China de Ciencias), cumplían con estos requerimientos. La mecánica cuántica explica el comportamiento de los electrones en esta situación.


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