Un artículo científico propone una teoría para resolver datos experimentales de física cuántica que no han podido ser explicados durante 14 años. El estudio es liderado por el Dr. Felipe Herrera, académico del Departamento de Física, quien dio a conocer este importante avance en la prestigiosa revista Physical Review Letters.

Según señala el académico, este hallazgo permitirá a los científicos que trabajan con dispositivos optoelectrónicos, es decir, aquellos que son electrónicos y que responden a la radiación de la luz como los LEDs, celdas solares, etc., poder interpretar de mejor manera qué ocurre en las microcavidades orgánicas y poder desarrollar nuevas aplicaciones.

El Dr. Herrera expone que las cavidades ópticas tienen por función concentrar la energía de la radiación en un volumen muy pequeño, las cuales se llaman microcavidades y su tamaño no es mayor a los 200 nanómetros, es decir, unas 100 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano.

“Nuestra idea es poner moléculas orgánicas entre dos espejos que formen esta microcavidad, para que interactúe con la luz que está atrapada ahí dentro, y lograr controlar esta interacción. El problema es que esto que parece tan sencillo está muy estudiado para materiales inorgánicos con los que se construye el LED, pero no así para materiales orgánicos, cuyas características han dificultado mucho la interpretación de este tipo de experimentos desde hace más de una década”, explica.

El académico comenta que los primeros experimentos con microcavidades orgánicas comenzaron el año 2000, cuando se medía la frecuencia de cada fotón (partícula) que sale por esas microcavidades, sin embargo, no se podía interpretar por qué para ciertos rangos de frecuencia salía tanta radiación de la cavidad, algo que no se podía explicar según las teorías disponibles. Algo más estaba pasando en estas cavidades orgánicas que no estaba siendo capturado por las teorías existentes. La nueva teoría desarrollada por el académico, en colaboración con Frank Spano, académico de Temple University, resuelve estos problemas y ofrece una manera distinta de pensar sobre estos sistemas cuánticos.

Pasar de la química a la física

El Dr. Herrera estudió en el Instituto Nacional y cuando cursaba cuarto medio decidió que la Medicina no era lo suyo, pero no por la dificultad de la prueba o la carrera sino porque no se veía dedicando su vida a algo que no le apasionaba totalmente. Luego rindió la Prueba de Aptitud Académica e ingresó a estudiar Bachillerato en la Universidad de Chile, institución de la cual se tituló el 2007 como Químico.

Según relata su primer acercamiento a la cuántica fue a través de la química, agregando que fue amor a primera vista. “No tenía claro que quería ser académico, me veía más trabajando en ciencia aplicada. Estudié 6 años química, pero la física siempre quedó en mi corazón, fue inevitable y seguí haciendo el doctorado”, comenta.

El doctorado lo realizó en la University of British Columbia, Canadá, país donde aprendió cómo piensan los físicos. Posteriormente, sus artículos científicos sobre la interacción entre la radiación y la materia los fue publicando solo en revistas de esta disciplina, acercándose día a día a esta área de la ciencia.

Dos años antes de regresar al país empezó a estudiar los sistemas que dieron vida a su reciente paper “Dark vibronic polaritons and the spectroscopy of organic microcavities”, donde busca aportar junto a Frank Spano una teoría satisfactoria para explicar estos sistemas.

“Tuve la suerte de tener el background correcto. Escogí ese problema y fue una buena elección y desde el 2014 que publiqué el primer paper sobre estos sistemas he seguido pensando mucho en esto y viendo maneras de utilizar nuevos modelos otras formas de teorías que traten de describir lo mismo, partí de cero. Dejamos fuera de la sala 20 años de teoría desarrollada por algunos de los mejores físicos del mundo”, sentencia. “Es algo muy estimulante.”

Sus referentes

Si bien reconoce que en el país tiene muchos colegas talentosos señala que sus referentes están en el extranjero. Uno de ellos es Peter Zoller, físico austríaco y experto en átomos fríos, óptica cuántica e información cuántica, al que cree que dentro de diez años le darán el Premio Nobel de Física por mostrarle al mundo cómo construir un computador cuántico.

“Los físicos teóricos llevaban cerca de una década escribiendo modelos sobre cómo funcionaría un computador cuántico hipotético y Peter Zoller se basó en su background en óptica cuántica para proponer cómo construir un computador cuántico de iones atrapados con pocos componentes pero de carácter universal. Se diferenció del resto porque se dedicó a mirar problemas fuera de su área de experticia y tomó todo lo que había aprendido en 10 u 15 años de formación, para mostrar al mundo como construir nueva tecnología”, detalla el Dr. Herrera.

Además, el docente explica que tiene aprecio por este científico debido a que cuando estaba comenzando su carrera, él le dio consejos claves en momentos difíciles, que lo motivaron a seguir adelante con sus trabajos.

Finalmente, el académico invita a los estudiantes de doctorado interesados en aprender física cuántica y participar de esta investigación a golpear su puerta en el Departamento de Física, en especial a los estudiantes que comienzan su doctorado a partir de marzo del 2018.

Para revisar la publicación original, hacer click aquí:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.223601