Un nuevo estudio explora el uso de imanes de una sola molécula (SMMs) como detectores de partículas de materia oscura, como axiones y fotones oscuros. Los SMMs son moléculas individuales que exhiben propiedades magnéticas a escala cuántica, comportándose como pequeños imanes. La propuesta se basa en la idea de que los campos oscilantes generados por estas partículas de materia oscura podrían interactuar con los espines electrónicos de los SMMs, induciendo transiciones entre sus estados cuánticos de espín. Esta interacción, si es lo suficientemente fuerte, podría ser detectada experimentalmente.

La búsqueda de materia oscura es uno de los mayores desafíos de la física moderna. Los axiones y los fotones oscuros son candidatos hipotéticos que surgen en extensiones del Modelo Estándar. Los axiones, propuestos originalmente para resolver el problema de CP fuerte en cromodinámica cuántica, se caracterizan por su masa extremadamente pequeña y su débil acoplamiento con la materia ordinaria. Los fotones oscuros son portadores de una fuerza fundamental hipotética que interactuaría solo con la materia oscura, actuando como un "mediador" entre el sector oscuro y el visible. La detección de cualquiera de estas partículas abriría una nueva ventana a la comprensión de la composición fundamental del universo.

El método propuesto implica la preparación de SMMs en un estado de espín específico y la monitorización de su evolución temporal. La presencia de un campo de materia oscura oscilante induciría transiciones de espín, que podrían ser detectadas mediante técnicas de resonancia de espín electrónico o magnetometría de alta sensibilidad. La ventaja de los SMMs reside en su alta densidad de espines, su capacidad de ser diseñados molecularmente para optimizar la interacción y su potencial para operar a bajas temperaturas, lo que reduce el ruido térmico. Los investigadores han modelado la sensibilidad esperada para diferentes masas de axiones y fotones oscuros, sugiriendo que los SMMs podrían ser competitivos con otros detectores existentes, especialmente en el rango de masas de micro-eV a mili-eV.