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...

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