Los físicos han combinado un átomo supergrande y un ion frío para crear una nueva molécula. La molécula tiene enlaces químicos extremadamente largos y un diámetro de 4 micrómetros.
El inusual enlace químico entre las dos partículas es miles de veces más largo que el de la mayoría de las moléculas a temperatura ambiente. El método utilizado para generarlos e investigarlos podría conducir a una nueva rama de la química cuántica ultrafría.
Las moléculas se crean cuando los átomos o grupos de átomos comparten electrones, o se adhieren entre sí porque quedan atrapados en los campos eléctricos de los demás. El físico Tilman Pfau, de la Universidad de Stuttgart (Alemania), y sus colegas han creado ahora moléculas gigantes ultrafrías empleando dos tipos de átomos de rubidio: uno con carga eléctrica y otro de tamaño superior.
Los investigadores comenzaron con una nube de átomos de rubidio, enfriada a una millonésima de grado por encima del cero absoluto de -273 grados Celsius. A continuación, emplearon un láser para eliminar un electrón de un solo átomo de rubidio, convirtiéndolo en un ion con carga positiva.
Átomo estirado
A continuación, usaron otro láser para añadir energía a otro átomo, alejando los electrones exteriores del núcleo. De este modo, todo el átomo se estira. Como estos electrones distantes son extremadamente sensibles a la presencia de cargas eléctricas, el átomo gigante no pudo escapar a la influencia del ion. Los dos estaban unidos en una molécula de unos 4 micrómetros de largo: más grande que algunas bacterias y cien veces más grande que una molécula de dióxido de carbono.
Estas moléculas y los enlaces químicos que las mantienen unidas son los primeros de su clase, afirma el físico Johannes Denschlag, de la Universidad de Ulm (Alemania), que no participó en el experimento. En química, aprendemos que hay un puñado de mecanismos de unión que son responsables de la estructura del mundo material que nos rodea. Pero nuestro mundo es, por supuesto, mucho más rico", afirma. Es emocionante encontrar nuevas formas de hacer enlaces químicos".
Microscopio iónico
Para captar los procesos cuánticos que solo tienen lugar entre átomos e iones extremadamente fríos, Pfau y su equipo tuvieron que diseñar un microscopio especial. Pasaron cuatro años desarrollando este microscopio de iones, que dirige las nuevas moléculas a un detector con un campo eléctrico. Esto les permitió confirmar la existencia del nuevo tipo de enlace molecular.
Según Hossein Sadeghpour, de la Universidad de Harvard, la posibilidad de fabricar nuevas moléculas y estudiarlas con el microscopio de iones podría conducir a la investigación en un campo hasta ahora inexplorado de la química cuántica ultrafría. Los investigadores hablaban de esto en teoría, dice, pero el nuevo experimento muestra herramientas fantásticas para hacerlo realmente.
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