Demostrar que el spin de un electrón es el responsable de que los puntos cuánticos no actúen como hasta ahora decía la física atómica es uno de los descubrimientos del estudio teórico realizado por Juan Ignacio Climente, del Departamento de Química Física y Analítica de la Universitat Jaume I de Castellón (UJI), junto a otros investigadores del Consejo Nacional de Investigación de Canadá, y que ha sido publicado en el último número de Physical Review Letters.
La investigación ha desvelado que los puntos cuánticos (una especie de átomos artificiales fabricados con materiales semiconductores) se comportan de distinta manera que los átomos naturales en condiciones semejantes, cuando se aproximan para formar moléculas.
En los experimentos, desarrollados por el personal del Naval Research Laboratory, de Washington (EE UU), se ha demostrado que los puntos cuánticos que utilizaban huecos (electrones con carga positiva y mayor masa) en lugar de electrones (que tienen carga negativa) conseguían un estado molecular antienlazante como forma estable, cuando los átomos naturales necesitan una aportación extra de energía para llegar a ese estado.
Esta nueva actuación permite a los investigadores influir en su comportamiento y dotarlos de las propiedades que más interesan. Por este motivo, ha supuesto una revolución en el estudio de la física fundamental, ya que permiten estudiar, en el laboratorio, situaciones que no podían estudiarse con los átomos naturales.
En la actualidad, los puntos cuánticos son utilizados en optoelectrónica, para fabricar láseres que emiten luz con frecuencia en el espectro infrarrojo, y que son más eficientes. En biomedicina, estos puntos cuánticos se usan como marcadores biológicos que ofrecen imágenes más nítidas y evitan las superposiciones. También se utilizan en transistores de bajo consumo, que se cargan con un solo electrón.
El descubrimiento ha abierto nuevas vías de investigación y aunque aún es pronto para saber todas sus aplicaciones, los investigadores trabajan en ámbitos como el de la energía solar, donde se experimenta con paneles de tercera generación, más eficientes y baratos que los actuales; dispositivos de memoria de ordenador de mayor densidad y menor consumo; en el tratamiento de enfermedades como el cáncer, donde se trata de inyectar un punto cuántico en el cuerpo para que busque la célula tumoral y una vez localizada, calentar el punto cuántico con luz infrarroja hasta conseguir matar la célula; o en nuevos sistemas de iluminación con un rendimiento más eficiente.
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Referencia bibliográfica:
M. F. Doty, J. I. Climente, M. Korkusinski, M. Scheibner, S. Bracker, P. Hawrylak y D. Gammon. “Antibonding Ground States in InAs Quantum-Dot Molecules”. Physical Review Letters 102 (4): 047401, 2009
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