De la mateixa manera que un enllaç químic consisteix en la compartició de dos electrons per formar-lo, els enllaços òptics són la compartició d’un o múltiples fotons entre dues partícules, que fan que es mantinguin unides entre elles i es comportin com un sistema únic. Fins ara, s’havia pogut fer l’assemblatge de diversos cossos induït per llum, un fenomen descrit per partícules irradiades directament en zones d’alta densitat fotònica, cosa que dificultava la seva aplicabilitat. El 2022, un grup d’investigadors va descobrir que també era possible establir aquest tipus d’enllaços en zones de baixa densitat fotònica o quasi nul·la, produint-se la unió òptica entre les partícules fora de l’àrea d’enfocament.
El projecte Lightcompas explora les interaccions i forces entre la llum i la matèria en conjunts complexos de partícules, per desenvolupar noves teories, models conceptuals i activitats experimentals que puguin explicar i comprendre la rica fenomenologia que sorgeix de la interacció de la llum amb sistemes complexos.
Aquests fenòmens són d’especial interès, ja que dos o més nano o micro-objectes, en presència d’un camp òptic intern, poden estar units entre ells mitjançant la compartició de fotons. Es tracta d’un camp de recerca i ciència bàsica molt interessant, en el qual els materials òptics poden trobar aplicacions concretes.
Al grup AppLightChem d’IQS School of Engineering, el Dr. Roger Bresolí Obach lidera el projecte Lightcompas, que té com a objectiu explorar les interaccions i forces entre la llum i la matèria en conjunts complexos de partícules, per desenvolupar noves teories, models conceptuals i activitats experimentals que puguin explicar i comprendre la rica fenomenologia que sorgeix de la interacció de la llum amb sistemes complexos.
Lightcompas és un projecte finançat dins del Pla Estatal 2023 – Generació de Coneixement de l’Agencia Estatal d’Investigació, i forma part d’un total de quatre projectes coordinats per la Universitat Autònoma de Madrid i l’Institut de Fotònica de Madrid. Hi col·laboren també l’IEM – CSIC / Instituto de Estructura de la Materia, l’IMN – CSIC / Instituto de Micro y Nanotecnología i l’IO – CSIC/Instituto de Óptica “Daza de Valdés”.
Aportacions des d’IQS
Dins d’aquest projecte, els investigadors del grup AppLightChem aportaran la seva expertesa i coneixement del camp dels enllaços fotònics i duran a terme tota la part experimental. L’objectiu és estudiar els fenòmens que es produeixen a les nanopartícules i els enllaços, més o menys forts, que s’estableixen entre elles en presència d’un camp fotònic. Les dades experimentals obtingudes serviran per validar els models teòrics proposats pels altres grups de recerca.
A més, es buscarà establir analogies entre enllaços químics i enllaços òptics, com per exemple la formació d’enllaços òptics entre partícules iguals o diferents, de la mateixa manera que poden formar-se enllaços químics entre àtoms del mateix tipus o diferents.
Paral·lelament, en col·laboració amb la Universitat Catòlica de Lovaina (Bèlgica) i la Universitat Yang Ming Chiao Tung (Taiwan), en el marc d’aquest projecte s’està desenvolupant una metodologia per estabilitzar aquests assemblatges òptics en absència d’un camp òptic. Això permetrà estudiar les seves propietats òptiques i optimitzar les estructures perquè presentin característiques d’interès en camps com l’òptica, l’optoelectrònica i la fotònica, un sector que ja representa un mercat global d’aproximadament 1,75 bilions de dòlars.
El projecte Lightcompas contribuirà tant a l’ecosistema fotònic europeu com a l’espanyol mitjançant el desenvolupament de nous materials i eines fotòniques, com ara: nano-làsers, cristalls fotònics bidimensionals químicament sensibles, interconnexions òptiques robustes, microscopis avançats per a la fabricació de materials òptics, sistemes de seguiment de partícules i sensors nanomètrics.
COL·LABORADORS
