La mejora sufrida en las técnicas experimentales en los
últimos años ha permitido observar los espectros de
moléculas inmersas en
gotas de helio,
tanto bosónico, 4He, como fermiónico, 3He,
y ponen de
manifiesto propiedades
cuánticas del entorno de una gran importancia (ver Ref.
1). Por ejemplo, se puede constatar la presencia de
superfluidez a nivel
microscópico para entornos formados por
4He, su ausencia para los formados por 3He y su
aparición
gradual en agregados mixtos mediante espectroscopía infrarroja
de OCS [2,3] en gotas de helio. En el caso de complejos formados por
helio bosón el espectro de la molécula dopante es similar
al de la molécula aislada, con ramas bien definidas. Esto
sugiere que la molécula rota libremente sin
fricción, es decir, se encuentra en un medio superfluido. En el caso del helio
fermión se obtiene una banda sin estructura, de forma parecida a
los espectros obtenidos por líquidos habituales.
Sorprendentemente, a medida que se añaden átomos de 4He
a
un complejo formado por átomos de 3He se pasa
progresivamente
del espectro sin estructura al espectro definido, recuperando con unas
pocas decenas de átomos las ramas anteriormente citadas.
Como consecuencia de las
diferencias isotópicas entre los átomos de 4He
y 3He
aparecen características diferenciales y exclusivas entre ambos
tipos de gotas. Los compuestos puros de 4He
siempre aparecen
ligados, independientemente del número de átomos y
manifiestan rasgos de superfluidez a 2.2 K. Por el contrario, los
complejos de 3He
sólo están ligados con más de 30
átomos (aprox.) y sólo presentan superfluidez por debajo
de 3 mK.
Hasta ahora la
superfluidez sólo se ha explicado de forma parcial. Sin embargo,
algunos miembros del grupo de investigación de D. David
López Durán, en concreto, el Prof. Inv. Pablo Villarreal,
la Dra. María Pilar de Lara Castells y el Prof. Inv. Gerardo
Delgado Barrio, junto con colaboradores en Italia y USA, han
considerado, resuelto y presentado un modelo que arroja luz sobre el
problema, teniendo en cuenta desde la dinámica hasta la
espectroscopía del sistema [4].
La
conclusión más importante es que se ha encontrado
una de
las causas que contribuiría a las diferencias comentadas
anteriormente dependiendo de la naturaleza del átomo de helio,
3He o
4He. La simulación de espectros Raman de una
molécula de
Br2(X)
inmersa en complejos de helio [5,6] revela cómo la existencia de
multipletes de espín en el caso de agregados que contengan
átomos de
3He produce un solapamiento de líneas que da lugar a
un espectro
fermiónico sin estructura. La adición gradual de
átomos de 4He
disminuye el número de multipletes de espín hasta
recuperar, en el caso
puramente bosónico, el espectro Raman del Br2(X) aislado; en magnífico
acuerdo con las Refs. 2 y 3.
Referencias:
- J. P. Toennies y A. F. Vilesov, Angewandte Chemie-International
Ed. 43, 2622 (2004).
- S. Grebenev, J. P. Toennies y A. F. Vilesov, Science 279, 2083
(1998).
- J. P. Toennies, A. F. Vilesov y K. B. Whiley, Phys. Today 54, 31
(2001).
- M. P. de Lara-Castells, D.
López-Durán, G. Delgado-Barrio, P.
Villarreal, C. Di Paola, F. A. Gianturco y J. Jellinek, Phys. Rev. A 71, 33203 (2004).
- D. López-Durán,
M. P. de Lara-Castells, G. Delgado-Barrio, P. Villarreal, C. Di Paola,
F. A. Gianturco y J. Jellinek, Phys.
Rev. Lett. 93, 053401
(2004).
- D. López-Durán,
M. P. de Lara-Castells, G. Delgado-Barrio, P. Villarreal, C. Di Paola,
F. A. Gianturco y J. Jellinek, J.
Chem. Phys. 121, 2975
(2004).
