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El milagro de la absorción de dos fotones: ¿cómo absorbemos dos fotones simultáneamente en el mundo microscópico?
En la física moderna, la absorción de dos fotones (TPA) es un fenómeno emocionante que implica la absorción de dos fotones al mismo tiempo, lo que generalmente resulta en la excitación de átomos o moléculas desde su estado fundamental a un nivel de energía electrónica más alto. La comprensión de este proceso es crucial para la exploración del mundo microscópico, y su caracterización juega un papel clave en muchas tecnologías avanzadas, incluidas la obtención de imágenes y el desarrollo de materiales ópticos.
La absorción de dos fotones se conoce como un proceso óptico no lineal que es significativamente diferente del proceso tradicional de absorción de un fotón.
Principios básicos de la absorción de dos fotones
La absorción de dos fotones se refiere al proceso mediante el cual las moléculas o los átomos se excitan mediante la absorción simultánea de dos fotones. Los dos fotones pueden tener frecuencias iguales o diferentes. La absorción de dos fotones ocurre cuando la suma de la energía de los dos fotones absorbidos es igual o mayor que la energía de excitación de la molécula o el átomo. La característica de este proceso es que su probabilidad de ocurrencia es proporcional al cuadrado de la intensidad de la luz, por lo que a menudo se considera un fenómeno óptico no lineal.
Historia de la absorción de dos fotonesLa probabilidad de absorción de dos fotones es proporcional al cuadrado de la intensidad de la luz, lo que demuestra su naturaleza no lineal.
El concepto de absorción de dos fotones fue propuesto por primera vez en 1931 por Maria Goeppert Mayer. Este fenómeno no se verificó experimentalmente hasta la llegada de la tecnología láser en la década de 1960. A medida que se profundizó la investigación, los científicos descubrieron que la absorción de dos fotones se encuentra en muchos materiales y sistemas, incluidos cristales mixtos euroasiáticos y semiconductores como el cloruro de potasio.
Técnicas para medir la absorción de dos fotones
Existen varios métodos para medir la absorción de dos fotones, entre ellos la fluorescencia excitada por dos fotones (TPEF), el escaneo Z y las técnicas de autodifracción. Debido a que la absorción de dos fotones es un proceso óptico no lineal de tercer orden que depende de altas intensidades de luz, a menudo se utilizan láseres pulsados para facilitar experimentos relacionados.
La clave para la absorción de dos fotones es que requiere una fuente de luz muy fuerte, lo que hace que los láseres pulsados sean la primera opción para la investigación.
Perspectivas de aplicación de la absorción de dos fotones
Las aplicaciones de la tecnología de absorción de dos fotones en la administración de fármacos, la obtención de imágenes in vivo y la escritura óptica son amplias y diversas. Por ejemplo, en imágenes biológicas, la excitación de dos fotones se puede utilizar para observar de forma no invasiva la estructura interna de las células con mayor profundidad de campo y resolución que las técnicas tradicionales de un solo fotón.
Futuras direcciones de investigación
Actualmente, el enfoque de investigación de la absorción de dos fotones incluye mejorar la eficiencia de excitación de dos fotones de los materiales y desarrollar nuevos materiales que se espera que revolucionen la tecnología. Al adquirir una comprensión más profunda de los principios fundamentales de la absorción de dos fotones, los científicos esperan desarrollar nuevos tipos de componentes y sistemas ópticos para seguir avanzando en la tecnología en este campo.
ConclusiónLas investigaciones futuras no sólo mejorarán la comprensión de la absorción de dos fotones, sino que también pueden conducir a tecnologías y aplicaciones completamente nuevas.
Como maravilloso proceso óptico no lineal, la absorción de dos fotones ha demostrado tener un gran potencial y amplias perspectivas de aplicación en muchos campos. Aunque nuestra comprensión de este fenómeno aún está creciendo, ¿qué avances y descubrimientos traerán las investigaciones futuras?
