17 mar 2009

Mueven objetos con luz

http://ciencias.jornada.com.mx/UNAM.

Como una película de ciencia ficción, hoy es posible mover objetos a distancia. Los adelantos en física han permitido el uso de la luz para capturar materia y transportarla a una escala microscópica, incluso para cortar tejido vivo.

Aunque desde hace un siglo se supo que existía fuerza en la radiación, no fue sino hasta 1970 cuando se realizaron experimentos que posibilitaron comprenderla. “La luz ejerce presión sobre la materia y transmite momento (capacidad de modificar el movimiento –dirección y/o rapidez– de un objeto en un proceso de interacción)”, explicó la encargada del Laboratorio de Pinzas Ópticas del Instituto de Física de la UNAM, Karen Volke.
La luz puede modificar el movimiento, pero ese fenómeno sólo es perceptible con objetos sumamente pequeños; aquélla se forma por un número considerable de pequeñas partículas llamadas fotones, que se trasladan como un flujo en la dirección en que se propagan.
¿La fuerza que ejerce la radiación solar es imperceptible para la sensibilidad humana y no se siente porque es, aproximadamente, 100 mil millones de veces menor que la presión atmosférica, acotó.
Si la luz incide sobre una bola de billar, ésta no se desplazará por la influencia de aquélla, pues no tiene la suficiente intensidad para vencer la inercia del objeto; pero si un haz de rayo láser hace presión sobre una esfera de látex de unas cuantas micras de diámetro, entonces podrá empujarla e incluso alterar el curso.

“Es posible mover la materia con ella porque los fotones llevan momento, que es alterado cuando un átomo emite o absorbe energía. Asimismo, cuando una micropartícula hace que un haz modifique su trayectoria de propagación como resultado de la refracción o de la reflexión, éste también ejercerá una fuerza sobre ella”, indicó la investigadora.

Al analizar el efecto del rayo láser sobre la esfera de látex, se observó que, además de empujar a la partícula a lo largo de su ruta, fue atraída a la parte central de la sección transversal del haz, donde la intensidad es mayor. Entonces, abundó, las variaciones locales en la fuerza de la luz pueden producir una especie de presión negativa que, en lugar de mover la materia, es capaz de atraparla en los puntos de máxima fuerza.
Descubrimiento fortuito
Desde los primeros años del siglo XX, se intentó medir la presión de la radiación (capacidad de la luz para ejercer presión en la materia), pero se requerían instrumentos extremadamente sensibles que la tecnología de la época no podía construir.

En 1970, después del desarrollo del rayo láser (fuente de luz que concentra grandes cantidades de energía en un área pequeña), Arthur Ashkin descubrió esa particularidad. Trabajó con objetos ligeros como bolas de látex de una a cinco micras de diámetro (el de un cabello humano es de entre 50 y 100 micras), para percibir el fenómeno.
El físico estadounidense esperaba empujar las esferas con el haz, y lo consiguió, pero también se percató que eran atraídas hacia el centro. Poco después realizó un experimento con dos rayos, uno a cada lado, y capturó el objeto en un punto donde se equilibraba la presión de ambos. Así fue como se logró, por primera vez, atrapar una partícula únicamente con luz.
Pinzas ópticas
Las llamadas pinzas ópticas están conformadas por un solo haz de rayo láser fuertemente enfocado, que produce una región de intensidad máxima y con la energía suficiente para atrapar una partícula y mantenerla inmóvil en el punto de enfoque.
Desde entonces se han desarrollado otros inventos como las tijeras ópticas y los bisturís láser, que podrían convertirse en las principales herramientas de la biotecnología y la nanotecnología.
“Sus aplicaciones eran limitadas, sólo las utilizaban los físicos para entender nuevos aspectos de la interacción de la luz con la materia”, señaló Volke.
Pero se percataron que otros cuerpos, que medían desde fracciones hasta decenas de micra, como células, bacterias y virus, podían ser atrapados. Así, en la década de los 90 se decidió aprovechar las pinzas ópticas para ese fin.
No obstante, eran atraídos hacia el punto focal del haz y morían de inmediato porque se utilizaba luz verde, que daña la materia biológica por su absorción; entonces la cambiaron por infrarroja para capturarlas sin perjuicio, abundó.

“Este instrumento permite hacer microdisecciones y microcirugías en células u organelos, y retirar las no deseadas y, en inseminación asistida, como la colocación de un espermatozoide en un óvulo”, apuntó.
En microcirugía celular se utilizan pinzas ópticas en combinación con escalpelos ópticos (pulsos láser o balas de luz de alta frecuencia, de color azul o violeta) que hacen posible penetrar la pared celular o cortar material biológico en puntos localizados, sin causar daño a su alrededor.

Hoy en día, con la incorporación de otros tipos de haces de luz, se cuenta con técnicas de manipulación óptica avanzadas. “Las aplicaciones son cada día más numerosas y abarcan áreas multidisciplinarias y de ahí, la importancia de impulsar su empleo en el país”, dijo.

En el Laboratorio se desarrollan y perfeccionan técnicas mediante la incorporación de otro tipo de tecnologías que permiten redistribuir la luz y formar esquemas de regiones brillantes y oscuras, en las que se pueden atrapar rotar o separar partículas, de acuerdo con su tamaño o forma”, concluyó.


Al leer el periodico me encontre este interesante articulo, donde podemos ver esta nueva tecnologia que es un realidad, tambien me hace recordar mis clases de química inorganica donde por primera vez me acerqué a la teoria de la dualidad de la luz aprovecho saludar a Daniela E.Estrada. fan de es sencillo blogs dedicado a la divulgación de la ciencia, espero que nos contactes para poder unir vinculos y el uroboro de kekule se expanda más y más...

13 mar 2009

El lado Oscuro...de la Materia

Seguramente el título podría sugerir que las siguientes palabras tratarían acerca de problemas aún sin resolver de la mítica saga de la Guerra de las Galaxias, tales como si R2D2 y C3PO necesitaban recargar sus baterias como los celulares o si Chewbacca se bañaba alguna vez. Sin embargo (y afortunadamente), quisiera comentarles acerca de un fénomeno que ocurre en nuestro universo y que, por su complejidad de estudio, los físicos teóricos sólo han creado conjeturas acerca de él, se trata de la Materia Oscura.

¿Cómo surgió el interés de un servidor por compartir este fascinante tema con Ustedes, queridos lectores? Pues todo empezó de un pequeño amigo llamado Carlos Alan Pérez, quien a su corta edad se preocupa por el cuidado del ambiente y con su honesto interés por conocer el universo, se instruye documentándose y, sobre todo, observando. Me permitiré transcribirles el mensaje de Carlitos esperando que las palabras de nuestro pequeño amigo les llenen de optimismo al saber que contamos con talentos nacionales en nuestros niños.

tengo un tema para tu pagina te la platico me he enterado que aunque aun no hay mucha evidencia sucede que en el universo existe algo llamado materia oscura que ha resultado ser tan extensa que puede ser gran parte del universo y que ha servido para que la materia normal o convencional pueda ser estable en galaxias y un cumulo de galaxias pero esta materia oscura no actua con la materia normal tambien existe la energia oscura que en un principio se creia que no tenia relevancia con el universo pero que ahora tiene tanta que esta rebasando la gravedad e influyendo para que el universo se este expandiendo exponencial creo que asi se dice o expotencial y que finalmente eso hara que el universo se enfrie tanto que toda forma posible de vida no podria ser.
Segun el final del universo es ese, y el dato curioso es que la materia y energia oscura fue detectada por einstein, y fueron los resultados tan descomunales que paso a ser una frase ya celebre por einstein "aqui, meti la pata..." y desecho los estudios que tenia al respecto... te dejo mañana, tengo que ir a la escuela y mi mama ya me mendo a dormir y ya se enojo conmigo adios

¿Cómo ven queridos lectores? Sólo para complementar lo que Carlitos expresó, en la imagen superior tenemos uno de los objetos más grandes que pueden encontrarse en el Universo: Un Cúmulo de Galaxias, el cual incluye las galaxias y cualquier material que pueda encontrase entre ellas. La fuerza que mantiene el cúmulo unido es la misma que nos mantiene a nosotros unidos a la Tierra: la Gravedad. El espacio que existe entre las galaxias en el cúmulo es de gas, el cual alcanza temperaturas muy elevadas (aproximadamente 10,000,000ºC...si con 30ºC nos sentimos un Cactacea del desierto); la temperatura del gas hace que los electrones de los átomos del gas salgan expulsados y emitan los conocidos Rayos-X, los cuales, así como pasan por nuestro cuerpo permitiéndonos ver nuestro sistema músculo-esquelético, pasan a través los cúmulos de galaxias y llegan hasta los centros astronómicos.

Los astrónomos pueden deducir qué tanta materia se encuentra "apretada" por la gravedad dentro de un cúmulo al analizar la temperatura y distribución del gas caliente. Gracias a este método, se sabe que hay cinco veces más materia de la que se esperaría encontrar de las galaxias y del gas caliente que se observa a "simple vista". Por tal motivo, se sospecha que los cúmulos albergan en la mayoría de su estructura materia invisible, llamada Materia Oscura.

Finalmente y como bien concluye Carlos Alan. Si un Cúmulo de Galaxias es el objeto más grande del universo y en su mayoría se encuentra formado de materia oscura...la mayor parte de la materia del Universo es invisible, incluso, a nuestro alrededor.

Esperando que este artículo haya sido de su agrado, querido y ávido colega del conocimiento compartido, me despido de Usted con un afectuoso saludo esperando nuevamente su visita en una próxima publicación.