Se propone el diseño y el estudio en tiempo real de antenas moleculares de absorción bifotónica. Estos sistemas están compuestos de un cromóforo o antena auxiliar, en el cual pueda ocurrir una absorción bifotónica, y un cromóforo efector, el cual resultará excitado de manera indirecta por transferencia de energía (desde el absorbedor bifotónico). El cromóforo efector puede transformarse eficientemente una vez que la energía electrónica haya migrado a dicho cromóforo desde la antena. Este novedoso esquema permitirá que diversos cromóforos con aplicaciones de diferentes tipos, puedan ser excitados bifotónicamente gracias a la participación de la sección antena que les confiere la propiedad de absorción bifotónica. Es importante recalcar que la gran mayoría de los cromóforos no poseen un coeficiente de absorción bifotónico de magnitud considerable, por lo que la única manera de inducir una excitación electrónica de este tipo, es mediante el proceso de transferencia de energía desde un absorbedor de elevado coeficiente bifotónico [1-3]. Las propiedades de absorción bifotónica son cruciales para diversas aplicaciones, debido a que si la excitación es de este tipo, el volumen donde ocurre la excitación está limitado únicamente al punto focal de un láser pulsado.[3-5] Se estudiarán dos tipos de sistemas 1) Nanocristales de CdSe como absorbedores bifotónicos, con diversos cromóforos aceptores adsorbidos en su superficie, y 2) Cianinas simétricas como antenas bifotónicas, unidas directamente a diversos complejos metálicos que funcionarán como cromóforos aceptores. En el primer caso, se concibe que las "antenas bifotónicas" serán nanopartículas de CdSe, y los cromóforos efectores estarán adsorbidos en su superficie.[6-8] En el segundo caso, la sección de antena bifotónica estará conformada por una cianina,[3,4,9-12] y el cromóforo aceptor lo conformarán diversos tipos de cromóforos o complejos metálicos que son suceptibles excitarse indirectamente(excitación secundaria a la transferencia de energía). En el proyecto se contempla la primera verificación experimental directa del funcionamiento de este tipo de sistemas. Esto requiere del estudio directo de todas las etapas, para lo cual, las mediciones en tiempo real son cruciales. El equipo instalado en el laboratorio de espectroscopía láser cuenta precisamente con estas capacidades gracias a que emplea pulsos láser de duración de femtosegundos, con lo cual es posible inducir la absorción bifotónica en la antena molecular, y luego, dar seguimiento a los diferentes procesos que se desencadenan (re-localización de la energía en el cromóforo efector, así como su transformación). Dado el uso potencial de este tipo de sistemas, consideramos que estas demostraciones abrirán diversas aplicaciones, por ello, el proyecto se centrará en demostrar el principio del funcionamiento arriba descrito con prototipos simples. Es importante mencionar que el grupo de trabajo cuenta ya con experiencia significativa en la síntesis de diversos tipos de cromóforos y sistemas de transferencia de energía,[13,14] y también que a la fecha ya se ha desarrollado una metodología para la preparación de los nanocristales que se emplearán en uno de los compositos. El laboratorio del Dr. Jorge Peón Peralta cuenta con capacidades comparables con las de cualquier institución a nivel internacional en lo que respecta a la espectroscopía láser de alta resolución temporal. Esto puede constatarse en las publicaciones recientes del grupo[13-23]

Se demostrará por primera ocasión, la factibilidad de efectuar cambios foto-inducidos, mendiante la absorción bifotónica en un cromóforo auxiliar (antena bifotónica), seguida de la excitación secundaria de un cromóforo efector por transferencia de energía desde una antena con propiedades de óptica no-lineal (absorción bi o multifotónica). Se prevé que este tipo de sistemas tendrán aplicaciones diversas, sin embargo, en esta primera etapa, nos enfocaremos a la demostración y caracterización de estos procesos mediante el empleo de técnicas láser con resolución temporal apropiada. Dicha caracterización servirá para que el fenómeno quede claramente demostrado y se aprecien sus variables principales. Los sistemas propuestos son fundamentalmente diferentes a cualquier otro sistema antena-aceptor previamente estudiado. Esto se debe a que en nuestro caso, la absorción en el cromóforo antena será de tipo bifotónico, y a que el cromóforo receptor secundario de esta energía estará realizando una transformación fotoquímica que lo altera irreversiblemente (es decir, es un cromóforo efector en el sentido de que realizará una transformación secundaria a la excitación indirecta proveniente del cromóforo antena). La demostración de la factibilidad de estos sistemas abrirá la puerta para que se diseñen múltiples variantes donde se cambie el tipo de transformación en el cromóforo receptor, y donde la excitación bifotónica en la antena se dé con luz en diversas regiones del espectro y con diferentes tipos de radiación láser (duración y forma del pulso, etc.) . Entre las aplicaciones que se vislumbran a mediano y largo plazo, está el control microscópico del lugar donde se foto-liberan diversos agentes y el control de la profundidad a la que se desea que se induzcan reacciones fotoquímicas en diversos materiales. El proyecto dará la oportunidad para que diversos alumnos de nivel desde licenciatura hasta el doctorado se desarrollen en el contexto de una investigación de frontera, con objetivos científicamente ambiciosos y con equipamiento y experiencia más que suficiente para su realización.