Los físicos han desarrollado una técnica basada en microscopía óptica que se puede utilizar para crear imágenes de átomos en la nanoescala. En particular, el nuevo método permite obtener imágenes de puntos cuánticos en un chip semiconductor. Junto con colegas de la Universidad de Bochum,Los científicos del Departamento de Física de la Universidad de Basilea y el Instituto Suizo de Nanociencia informaron los hallazgos en la revista Nature Photonics.
Los microscopios nos permiten ver estructuras que de otro modo serían invisibles para el ojo humano. Sin embargo, los microscopios ópticos convencionales no pueden usarse para obtener imágenes de moléculas y átomos individuales, que miden solo fracciones de un nanómetro de ancho. Esto tiene que ver con la naturaleza ondulatoria dela luz y las leyes físicas asociadas, que fueron formuladas por el físico alemán Ernst Abbe en 1873.
De acuerdo con estas leyes, la resolución máxima de un microscopio es igual a la mitad de la longitud de onda de la luz utilizada. Por ejemplo, si usa luz verde con una longitud de onda de 500 nanómetros, un microscopio óptico puede, en el mejor de los casos, distinguir objetos a distanciade 250 nanómetros.
encendido y apagado
Sin embargo, en los últimos años, los científicos han logrado sortear este límite de resolución y generar imágenes de estructuras que miden solo unos pocos nanómetros de ancho. Para ello, utilizaron láseres de varias longitudes de onda para activar la fluorescencia en moléculas en parte de la sustancia mientrassuprimiéndolo en las áreas circundantes. Esto les permite obtener imágenes de estructuras tales como moléculas de tinte, que tienen solo unos pocos nanómetros de tamaño. El desarrollo de este método Depleción de Emisiones Estimuladas, STED fue honrado con el Premio Nobel de Química 2014.
para todos los objetos con dos niveles de energía
Timo Kaldewey, del equipo del profesor Richard Warburton en el Departamento de Física de la Universidad de Basilea y el Instituto Suizo de Nanociencia, ahora ha trabajado con colegas de la Ruhr-University Bochum Alemania para desarrollar una técnica similar que permita obtener imágenes de objetos a nanoescala, particularmenteun sistema cuántico de dos niveles.
Los físicos estudiaron lo que se conoce como puntos cuánticos, átomos artificiales en un semiconductor, que el nuevo método pudo representar como puntos brillantes. Los científicos excitaron los átomos con un láser pulsado, que cambia su color durante cada pulso.resultado, la fluorescencia del átomo se enciende y apaga.
Mientras que el método STED solo funciona al ocupar al menos cuatro niveles de energía diferentes en respuesta a la excitación láser, el nuevo método de Basilea también funciona con átomos que tienen solo dos estados de energía. Los sistemas de dos estados de este tipo constituyen sistemas modelo importantespara mecánica cuántica
A diferencia de la microscopía STED, el nuevo método tampoco libera calor. "Esta es una gran ventaja, ya que cualquier calor liberado puede destruir las moléculas que está examinando", explica Richard Warburton. "Nuestro nanoscopio es adecuado para todos los objetos con dos energíasniveles, como átomos reales, moléculas frías, puntos cuánticos o centros de color ".
El proyecto recibió fondos de, entre otras fuentes, el Centro Nacional de Competencia en Investigación "Ciencia y Tecnología Cuántica" NCCR QSIT, la Fundación Nacional de Ciencias de Suiza y la Unión Europea bajo el programa FP7.
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Materiales proporcionado por Universität Basel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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