Este acoplamiento se produce cuando se intercambia energía entre un emisor cuántico y un modo electromagnético (por ejemplo, una molécula orgánica con un fotón confinado) más deprisa que la vida media de los constituyentes del sistema. De este intercambio surgen los polaritones, es decir, estados híbridos de luz y materia.

Los científicos de la UAM ya hablaron en la revista Nature Communications sobre la ventaja del carácter híbrido de los polaritones para eliminar reacciones fotoquímicas, algo de gran ayuda para buscar nuevos materiales útiles en nanotecnología.

“El acoplamiento fuerte entre la molécula y la estructura nanofotónica provoca un cambio en la estructura energética de la molécula, creando una barrera de energía que dificulta el cambio de un isómero en otro”, declaró Johannes Feist, del departamento de Física Teórica de la Materia Condensada y del Condensed Matter Physics Center (IFIMAC) de la UAM.

Feist, que además es coautor del estudio, explicó que una característica del acoplamiento entre luz y materia era que aumentaba a medida que se incrementaba el número de moléculas. De este modo, un solo modo electromagnético que interactúa con un gran grupo de moléculas se acopla con ellas a la vez. Esto se denomina “acoplamiento colectivo” y es la base para lograr un acoplamiento fuerte.

Los efectos de acoplamiento fuerte desaparecen en acoplamiento colectivo con muchas moléculas sobre la estructura molecular interna, fenómeno que ayuda a la fotoisomerización, según informan los investigadores. Esta fotoisomerización se lleva a cabo cuando un isómero se convierte en otro tras absorber un fotón.

Los efectos negativos de la fotoisomerización, como el daño en el ADN, podrían evitarse protegiendo al sistema de la luz externa, lo que no es aconsejable ya que el sistema depende de estar expuesto a estas fuentes (luz solar, por ejemplo). Por esta razón, se espera que se pueda parar la fotoisomerización con la interacción de moléculas orgánicas con luz confinada.