De la misma manera que un enlace químico se forma al compartir dos electrones, los enlaces ópticos son la compartición de uno o múltiples fotones entre dos partículas, que hacen que se mantengan unidas entre ellas y se comporten como un sistema único. Hasta ahora, se había podido hacer el ensamblaje de diversos cuerpos inducido por luz, un fenómeno descrito para partículas irradiadas directamente en zonas de alta densidad fotónica, lo cual dificultaba su aplicabilidad. En el 2022, un grupo de investigadores descubrió que también era posible establecer este tipo de enlaces en zonas de baja densidad fotónica, o casi nula, produciéndose la unión óptica entre las partículas fuera del área de enfoque.
El proyecto Lightcompas explora las interacciones y fuerzas entre la luz y la materia en conjuntos complejos de partículas, para desarrollar nuevas teorías, modelos conceptuales y actividades experimentales que pueden explicar y comprender la rica fenomenología que surge de la interacción de la luz con sistemas complejos
Estos fenómenos son de especial interés, ya que dos o varios nano o micro-objetos, en presencia de un campo óptico interno, pueden estar unidos entre ellos mediante la compartición de fotones. Se trata de un campo de investigación y ciencia básica muy interesante, en el cual los materiales ópticos pueden encontrar aplicaciones concretas.
En el grupo AppLightChem de IQS School of Engineering, el Dr. Roger Bresolí Obach lidera el proyecto Lightcompas, que tiene como objetivo explorar las interacciones y fuerzas entre la luz y la materia en conjuntos complejos de partículas, para desarrollar nuevas teorías, modelos conceptuales y actividades experimentales que puedan explicar y comprender la rica fenomenología que surge de la interacción de la luz con sistemas complejos.Lightcompas es un proyecto financiado dentro del Plan Estatal 2023 – Generación de Conocimiento de la Agencia Estatal de Investigación, y forma parte de un total de cuatro proyectos coordinados por la Universidad Autónoma de Madrid y el Instituto de Fotónica de Madrid. Colaboran también el IEM-CSIC / Instituto de Estructura de la Materia, el IMN-CSIC / Instituto de Micro y Nanotecnología y el IO-CSIC / Instituto de Óptica “Daza de Valdés”.
Aportaciones desde IQS
Dentro de este proyecto, los investigadores del grupo AppLightChem aportarán su experiencia y conocimiento del campo de los enlaces fotónicos y llevarán a cabo toda la parte experimental. El objetivo es estudiar los fenómenos que se producen en las nanopartículas y los enlaces, más o menos fuertes, que se establecen entre ellas en presencia de un campo fotónico. Los datos experimentales obtenidos servirán para validar los modelos teóricos propuestos por los otros grupos de investigación.
Además, se buscará establecer analogías entre enlaces químicos y enlaces ópticos, como por ejemplo la formación de enlaces ópticos entre partículas iguales o diferentes, del mismo modo que pueden formarse enlaces químicos entre átomos del mismo tipo o diferentes.
Paralelamente, y en colaboración con la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica) y la Universidad Tang Ming Chiao Tung (Taiwan), en el marco de este proyecto se está desarrollando una metodología para estabilizar estos ensamblajes ópticos en ausencia de un campo óptico. Esto permitirá estudiar sus propiedades ópticas y optimizar las estructuras para que presenten características de interés en campos como la óptica, optoelectrónica y la fotónica, un sector que ya representa un mercado global de aproximadamente 1,75 billones de dólares.
El proyecto Lightcompas contribuirá tanto al ecosistema fotónico europeo como al español, mediante el desarrollo de nuevos materiales y herramientas fotónicas como son: nano-láseres, cristales fotónicos, microscopios avanzados para la fabricación de materiales ópticos, sistemas de seguimiento de partículas y sensores nanométricos.
COLABORADORES
