Usar el «vacío» para romper moléculas con menos energía
El vacío no está tan vacío como parece: la física cuántica dice que está lleno de diminutas fluctuaciones de energía. Un físico chileno demostró que, atrapadas en el lugar correcto, esas fluctuaciones pueden ayudar a romper enlaces químicos.
El vacío que nunca está del todo vacío
Solemos pensar en el vacío como un espacio completamente vacío. Pero la física cuántica muestra otra cosa: incluso ahí hay diminutas fluctuaciones de energía, apariciones y desapariciones fugaces que nunca cesan del todo. Un equipo liderado por Felipe Herrera, académico de la Universidad de Santiago de Chile e investigador del Instituto Milenio de Investigación en Óptica (MIRO), descubrió cómo aprovechar esas fluctuaciones para algo muy concreto: romper enlaces químicos usando bastante menos energía de la que normalmente hace falta.
Atrapar una molécula para amplificar el vacío a su alrededor
El hallazgo, publicado en Physical Review Letters bajo el título «Enhancing Infrared-Laser Dissociation of Molecules with the Electromagnetic Vacuum», muestra que al confinar una molécula dentro de una nanocavidad —una estructura a escala nanométrica diseñada para atrapar luz—, las fluctuaciones del vacío electromagnético se amplifican y alteran las vibraciones de la molécula. El resultado: un láser infrarrojo logra romper sus enlaces químicos con mucha mayor facilidad.
Demostramos que bajo condiciones de confinamiento electrodinámico de una molécula dentro de una nanocavidad se modifican las vibraciones moleculares de manera tal que es mucho más fácil romper enlaces químicos, debido a la interacción de las moléculas con las fluctuaciones del vacío.
— Felipe Herrera, Usach / MIRO
Menos energía para reacciones que le interesan a la industria
No es un efecto de laboratorio sin salida práctica. Herrera apunta directo a dos procesos químicos de alto interés industrial: la captura electroquímica de dióxido de carbono y la electrólisis del agua para producir hidrógeno. Si estas reacciones pueden estimularse aprovechando fluctuaciones cuánticas del vacío en vez de solo fuerza bruta energética, se abre una vía hacia procesos más eficientes y con menos desechos.
En este trabajo demostramos por primera vez cómo efectos puramente cuánticos como las fluctuaciones del vacío electromagnético pueden ser explotados para estimular significativamente la reactividad de moléculas pequeñas de amplio interés en química, como lo son, por ejemplo, reacciones de captura electroquímica de dióxido de carbono o electrólisis de agua para formar hidrógeno.
— Felipe Herrera
Un trabajo de simulaciones, no de laboratorio
El estudio fue enteramente teórico y tomó cerca de dos años y medio de trabajo. El equipo usó simulaciones computacionales corridas en los servidores del grupo de Tecnología Cuántica Molecular —que lidera Herrera— y en computadores de la Universidad Católica del Norte, casa de estudios de Johan Triana, quien encabezó el trabajo numérico y la interpretación de los resultados, mientras Herrera lideró el desarrollo conceptual del proyecto.
- Felipe Herrera (Usach / MIRO) y Johan Triana (UCN) publicaron en Physical Review Letters un mecanismo para romper enlaces químicos con menos energía.
- Confinar una molécula en una nanocavidad amplifica las fluctuaciones del vacío electromagnético, facilitando la ruptura con láser infrarrojo.
- Podría mejorar la eficiencia de reacciones como la captura de CO₂ y la producción de hidrógeno por electrólisis.
- Es un estudio puramente teórico (~2,5 años de simulaciones): el siguiente paso es la validación experimental.
- MIRO — Instituto Milenio de Investigación en Óptica. Científicos descubren cómo aprovechar el "vacío cuántico" para romper moléculas con menos energía
Ver fuente → - EurekAlert!. Scientists discover a way to use the quantum vacuum to break molecules with less energy (7 de julio de 2026)
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