‘Escáner molecular’ —el detector teraHertz más pequeño del mundo

Configuración experimental para demostrar la factibilidad de generar un campo THz a nanoescala. Una nanojuntura, consistente de un nanocable menor a ∼10 nm de ancho con una barrera aislante también menor a ∼10 nm es fabricada en su interfase LaAlO3/SrTiO3 con litografía c-AFM. Pulsos ópticos ultra-rápidos de un láser Ti:Sapphire se dividen por un interferómetro Mach−Zehnder (Crédito: Yanjun Ma et al./Nano Letters)

Configuración experimental para demostrar la factibilidad de generar un campo THz a nanoescala. Una nanojuntura, consistente de un nanocable menor a ∼10 nm de ancho con una barrera aislante también menor a ∼10 nm es fabricada en su interfase LaAlO3/SrTiO3 con litografía c-AFM. Pulsos ópticos ultra-rápidos de un láser Ti:Sapphire se dividen por un interferómetro Mach−Zehnder (Crédito: Yanjun Ma et al./Nano Letters)

Las moléculas podrían pronto ser “escaneadas” de manera similar a las imágenes de escáner en los aeropuertos, gracias a un detector desarrollado por físicos de la Universidad de Pittsburgh.

El detector tiene la capacidad de identificar químicamente moléculas individuales utilizando radiación terahertz –un rango de luz mucho más bajo en frecuencia  (de 0.1 a 30 THz) que la luz visible pero más alto que los microondas.

La radiación en terahertz se utiliza comúnmente en escáner de aeropuertos. Puede mostrar una gran cantidad de información que es relevante para ciencias médicas, biológicas y materiales con aplicaciones posibles en detección de químicos, electrónica de alta velocidad y control coherente de bits cuánticos semiconductores, de acuerdo a los investigadores. Sin embargo, ha sido muy difícil aplicarlo a moléculas individuales.

Jeremy Levy, co-autor del estudio, reportó  la generación y detección de una banda ancha en terahertz en la escala de nanojunturas de óxido LaAlO3/SrTiO3 de 10nm.

Los componentes de frecuencia de la radiación óptica ultra-rápida se mezclan en estas nanojunturas, produciendo una emisión una banda ancha de terahertz. Estos mismos dispositivos detectaron campos eléctricos en THz con una resolución espacial comparable.

La radiación terahertz es generada y detectada con la ayuda de un láser ultra-rápido el cual es un pulso de luz que se enciende y apaga en menos de 30 femtosegundos (10 a la menos15 por segundo).

“Creemos que será posible aislar y medir nanoestructuras individuales e incluso moléculas –realizando ‘espectroscopía terahertz’ al nivel mismo de una molécula individual”, dijo Levy. “Tal resolución no tendría precedentes y podría usarse en estudios fundamentales así como aplicaciones prácticas”.

Levy y su equipo están actualmente realizando espectroscopía de moléculas y nanopartículas. En el futuro, esperan trabajar con una C60, una molécula bien conocida, dentro del espectro de terahertz.

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