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Avances en química polaritónica

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Nuevas posibilidades    ~    Comentarios Comments (0)

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Avances en química polaritónica

 

 

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Estructura energética que gobierna la reacción química de dos moléculas tras la absorción de un sólo fotón. (t0) cinco moléculas en acoplo fuerte con la luz. (t1) el sistema ha evolucionado, presentando una molécula con una estructura distinta. /UAM

Investigadores de la Universidad Autónoma en Madrid (UAM) han logrado importantes avances en la química polaritónica, un campo emergente que permite activar reacciones que de otra manera estarían ‘prohibidas’ en la química convencional. Sus resultados, publicados en Physical Review Letters, y que han sido noticias destacadas en Physics y Nature, muestran la posibilidad de generar una reacción fotoquímica en cadena a partir de un sólo fotón, algo que hasta ahora no era posible.

 

 

Resultado de imagen de La fotoisomerización es un proceso químico en el cual la estructura nuclear de una molécula orgánica es alterada como consecuencia de la absorción de un fotón

 

 

Luz ultracorta para cambiar la dirección de los productos de una reacción química

 

Resultado de imagen de La foto-isomerización

 

La foto-isomerización es un proceso químico en el cual la estructura nuclear de una molécula orgánica es alterada como consecuencia de la absorción de un fotón. Este proceso no sólo tiene una gran relevancia en procesos fundamentales de la naturaleza, como la fotosíntesis o la visión humana. También es una herramienta de extrema utilidad en aplicaciones tecnológicas, por ejemplo en el diseño de interruptores moleculares o en el almacenamiento de energía solar.

En condiciones normales, estas reacciones fotoquímicas son gobernadas por la ley de Stark-Einstein, que establece que solo una molécula puede reaccionar por cada fotón absorbido.

Un artículo reciente, publicado en Physical Review Letters por Javier Galego, Francisco José García Vidal, y Johannes Feist, investigadores del departamento de Física Teórica de la Materia Condensada y el Centro de Investigación en Física de la Materia Condensada (IFIMAC) de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), ha demostrado teóricamente la posibilidad de ir más allá de la ley de Stark-Einstein gracias a un fenómeno propio de la electrodinámica cuántica conocido como “acoplo fuerte”.

Química Polaritónica

Resultado de imagen de Química Polaritónica

En este régimen de acoplo fuerte, la luz y la materia interaccionan muy intensamente, lo que genera que el material presente unas excitaciones, llamadas polaritones, que tienen  propiedades tanto de la luz como de la materia.

Este carácter híbrido de los polaritones tiene un impacto importante en las propiedades químicas del sistema, por lo que se ha acuñado el término de ‘Química Polaritónica’ para describir el efecto de los polaritones en las reacciones químicas. Gracias a este campo emergente de la ciencia, es posible activar reacciones que de otra manera estarían prohibidas en la química convencional.

En su trabajo, los autores consideran unas moléculas orgánicas que permiten almacenar energía solar y demuestran cómo la Química Polaritonica ofrece una herramienta para manipular la estructura energética que determina las reacciones químicas en esas moléculas.

En particular, muestran la posibilidad de generar una reacción en cadena en un conjunto de moléculas, donde una molécula reacciona después de otra como consecuencia de la absorción de un sólo fotón al principio de la reacción.

Resultado de imagen de la Electrodinámica Cuántica

La dinámica cuántica al unirse a otras disciplinas nos está dando muchas sorpresas.

“Este trabajo se añade a la lista de ejemplos del gran potencial que nos ofrece la Química Polaritónica, un novedoso campo interdisciplinar que reúne ramas de la ciencia que normalmente no van de la mano como son la Química y la Electrodinámica Cuántica”, aseguran los autores.

“En las reacciones químicas corrientes, las moléculas y la luz tienen roles muy distintos. Sin embargo, la Química Polaritónica requiere que cambiemos nuestro concepto habitual de molécula por uno nuevo que involucre a la luz, y que posibilita nuevos procesos químicos que desafían las leyes de la fotoquímica convencional”, concluyen.
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Referencia bibliográfica:

Javier Galego, Francisco J. Garcia-Vidal, and Johannes Feist. Many-Molecule Reaction Triggered by a Single Photon in Polaritonic Chemistry. Phys. Rev. Lett. Doi: 10.1103/PhysRevLett.119.136001

Al final… ¡Me saldré con la mía!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Nuevas posibilidades    ~    Comentarios Comments (0)

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En el apartado de Ciencia de ABC

 

El planeta enano UX25 podría ser la primera prueba de un nuevo modelo de Universo

josé manuel nievesabc_ciencia / madrid
Día 01/07/2014 – 10.36h

El modelo pone en duda la existencia de la materia y energía oscuras e incluye, entre las demás fuerzas de la naturaleza, a la antigravedad.

 

DETLEV VAN RAVENSWAAY

UX25 es un planeta enano que orbita las regiones externas del Sistema Solar y que cuenta, además, con un pequeño satélite. Este pequeño mundo no tendría el menor interés para nosotros si no fuera por el hecho de que podría contener la primera prueba que existe de un nuevo modelo cosmológico que incluye, entre las demás fuerzas de la naturaleza, también a la antigravedad. El trabajo se publica en arXiv.

La nueva teoría, según afirman Alberto Vecchiato y Mario Gai, del Observatorio Astrofísico de Turín, prescinde de conceptos tan de moda como materia oscura"" href="/ciencia/20140410/abci-materia-oscura-201404091751.html">“materia oscura”, “energía oscura” o “inflación cósmica”. Y sus defensores afirman que podría ser probada observando el movimiento de UX25 y su satélite mientras se desplazan a través de su lejana órbita, más allá de Neptuno, en los confines mismos de nuestro Sistema Solar.

En 1915, la teoría general de la Relatividad de Einstein recibió su mayor impulso cuando se utilizó para explicar una discrepancia en la órbita de Mercurio que no podía ser aclarada por la física de Newton. Y ahora, casi un siglo después, Vecchiato y Gai han calculado que UX25 y su pequeña luna, que orbitan al Sol desde el cinturón de Kuiper, pueden ser usados como un “laboratorio natural” en el que testear un nuevo y ambicioso modelo de Universo.

Desarrollado por el físico del CERN Dragan Hajdukovic, el modelo se basa en el concepto de que el espacio vacío (también llamado “vacío cuántico”) no está vacío en absoluto. Al contrario, lo que nosotros llamamos vacío está hecho, en realidad, de “partículas virtuales” de materia y antimateria que “parpadean” continuamente dentro y fuera de la existencia. La idea de Hajdukovic es que esas partículas poseen cargas gravitatorias opuestas, de forma similar a la existencia de cargas eléctricas positivas y negativas.

Además, Hajdukovic predijo que en presencia de un campo gravitatorio, las partículas virtuales del vacío cuántico generarían un segundo campo gravitatorio que tendría un efecto amplificador. El resultado final de este proceso sería que las galaxias y otros objetos del Universo parecerían tener campos gravitatorios mayores de los que pueden predecirse a partir de la suma de las masas de sus estrellas, una discrepancia que los astrónomos explican hoy con la existencia de una hipotética y misteriosa sustancia invisible para nosotros llamada “materia oscura”.

Pero en el modelo de Universo de Hajdukovic materia oscura no es necesaria" href="/20110902/ciencia/abci-materia-oscura-fuera-solo-201109020752.html">la materia oscura no es necesaria. Ni tampoco la energía oscura, la enigmática fuerza que los científicos creen que es la causa de que el Universo se expanda cada vez más deprisa (expansión acelerada). La idea sería que si las partículas virtuales tienen carga gravitatoria, entonces el mismísimo espaciotiempo puede ejercer una especie de presión que causa que los objetos se repelan unos a otros.

Sin inflación cósmica

 

 

Por último, la teoría de Hajdukovic también niega la necesidad de un breve periodo de inflación en el origen del Universo durante el cual éste se expandió más rápido que la luz. “Mi teoría proporciona una serie de respuestas iniciales muy esperanzadoras para muchas de las cuestiones fundamentales de la Física”, explica Hajdukovic.

El investigador ya había afirmado en otras ocasiones que sus ideas podían ser probadas si encontrábamos un planeta enano con un pequeño satélite y en una órbita elíptica alrededor del Sol. El planeta y su satélite, además, deberían estar lejos del Sol y de la influencia de otros cuerpos muy masivos.

matoscura

Proponen el planera enano UX25 como banco de de pruebas de la hipótesis de Hajdukovic

Y ahora, Vecchiato y Gai sugieren que el modelo de Hajdukovic puede ser probado observando con telescopios terrestres y orbitales el sistema UX25, 43 veces más lejos del Sol que la Tierra y mucho más allá de la influencia de cualquier gran planeta conocido. “Las propiedades de los vacíos cuánticos descritas en la teoría de Hajdukovic -explica Vecchiato- deberían añadir un suplemento gravitacional a UX25, perturbando la órbita del sistema”.

El modelo de Hajdukovic predice que el bamboleo o “tasa de precesión” de la pequeña luna de UX25 alrededor del planeta enano debería de ser mayor de lo que predice la física clásica. Así, donde la física newtoniana predice una tasa de precesión de 0,0064 segundos de arco (demasiado pequeña como para ser observada con los instrumentos actuales), la teoría de Hajdukovic predice que esa tasa “amplificada” debería de ser de 0,23 segundos de arco por órbita, justo lo necesario para ser detectable por los telescopios espaciales Hubble o James Webb.

Según Vecchiato y Gai, también un gran telescopio basado en tierra, como el VLT, podría ser capaz de llevar a cabo la necesaria observación de UX25.

Hallar pruebas de la teoría de Hajdukovic supondría un cambio dramático en el rumbo y las perspectivas de la Física. Para Gai, “la mayoría de los científicos actuales creen que la física cuántica solo actúa en el mundo microscópico… Pero en este caso, el comportamiento microscópico natural del espacio vacío puede resultar en un efecto acumulativo, capaz de actuar alargas distancias, incluso a escalas cósmicas”.

Hasta aquí lo publicado y, desde luego, las cosas quedan en el aire y nada se afirma de manera rotunda. Es cierto que son muchas las cosas que nos sanemos, a las que no podemos dar una explicación y, como siempre se ha hecho a lo largo de la Hisotira de la Ciencia, se imagina “lo que podría ser” y, con eso, el agujero de ignorancia queda oculto. Mientras tanto, se habla de ese nuevo elemento inventado (como la “materia oscura” para explicar el comportamiento de las Galaxias y las estrellas que se mueven a más velocidad de la que debieran en función de la materia que vemos. Pero, lo cierto es que, no podemos afirmar nada sobre la existencia de esa materia oscura, no sabemos su origen, no sabemos de que estará conformada, no sabemos, no sabemos, no sabemos nada y, por concederle alguna cosa, le dimos la facultad de generar Gravedad.

¡Cómo somos!