Desarrollan dispositivo láser con aplicaciones potenciales en salud

Un grupo internacional de investigación con carácter multidisciplinario, donde colabora el doctor Rigoberto Castro Beltrán, profesor investigador de la Universidad de Guanajuato, desarrolló un dispositivo capaz de generar múltiples emisiones láser en la región del infrarrojo (IR), a partir de fenómenos ópticos no lineales soportados en el dispositivo, con umbrales de potencia muy por debajo de los requeridos para esos fenómenos.

En entrevista exclusiva para la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Castro Beltrán, quien comenzó con el proyecto al participar en la primera convocatoria emitida por el Programa USC-Conacyt, entre la Universidad del Sur de California y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), donde participó como becario con la doctora Andrea Armani, explicó que dicho dispositivo cuenta con diversos campos de aplicación, entre ellos, la detección de gases peligrosos o la modulación de información en la región de telecomunicaciones.

Explicó también que la idea original fue pensada para aplicaciones de biodetección a partir de diferentes rutas de reconocimiento bioquímico, pero en el transcurso y con el soporte multidisciplinario del grupo (diversos investigadores y estudiantes doctorales de la USC), pudieron alcanzar resultados innovadores y aplicar el dispositivo en temas de generación de nueva luz láser en la región de la banda de telecomunicaciones.

Lo sobresaliente es que el dispositivo lo logra con umbrales muy bajos de energía. El aparato en fase de prototipo tiene una presentación híbrida al ser superficialmente decorado con nanopartículas metálicas, por lo que estas fueron fundamentales para la generación de nuevas emisiones con esos niveles de energía. “Concretamos un dispositivo con excelentes propiedades para la generación de múltiples frecuencias en infrarrojo cercano”.

¿Cómo funciona el dispositivo?

«Para acceder a los fenómenos no lineales de tercer orden, utilizamos un láser continuo y sobre todo niveles de energía muy por debajo de los que normalmente se usan, gracias a que las nanopartículas que utilizamos están cubiertas con un polímero con enlaces conjugados, dicho polímero representaba precisamente la distancia entre la superficie de la silica y la superficie metálica. En este espacio, la luz está tan confinada que el polímero es constantemente excitado (ópticamente) y el acceso a estos fenómenos se logra con más facilidad».

Explicó que uno cuenta con una línea láser continua de baja potencia, la cual funciona como un bombeo que se dirige a la cavidad híbrida (silica-polímero-nanopartículas), «al contar con un solo bombeo, en la salida nos encontramos con cientos de nuevas emisiones, separadas espacialmente (cerca de cuatro nanómetros entre cada una de ellas) desde mil 300 nm hasta mil 700 nm, un total de 400 nm de nuevas emisiones”.

Añadió que “gran parte de la luz se concentraba justo en el espacio donde estaba ese polímero y ahí se cumplían unos fenómenos como acoplamiento de fase y oscilación óptica paramétrica a niveles muy bajos, lo cual no había sido reportado en la literatura científica hasta ese momento”.

Los siguientes pasos en la investigación

De acuerdo con Castro Beltrán, una vez que se concretó el dispositivo, el tema resultó de amplio interés para el grupo de la doctora Andrea Armani de la Universidad del Sur de California, cuyo laboratorio acuñó el tema como una línea de investigación y en donde actualmente se da continuidad al trabajo a partir de diseñar nuevos dispositivos híbridos con diferentes materiales fotónicos.

“El grupo cuenta con grandes intereses en torno al desarrollo de sensores a partir del principio de nuestro equipo, trabajan con objetos dinámicos de reconocimiento; asimismo, tienen intereses particulares en el estudio de la técnica, a esas escalas micrométricas, para caracterizar nuevos materiales”.

Los campos de aplicación

Para el investigador, las aplicaciones que de este dispositivo se derivan son muchas y muy variadas, tales como la detección de gases nocivos en ambientes controlados, por ejemplo aeropuertos, o como herramienta para diversas empresas de seguridad industrial en lugares donde existe la presencia de gases como monóxido de carbono (CO₂), cianuro, metano y dióxido de carbono (CO2), ya que se trata de gases con transiciones discretas presentes donde el dispositivo emite.

Otra aplicación potencial, de acuerdo con el investigador, tiene lugar en el campo de las telecomunicaciones, donde su equipo resulta compatible con la tecnología existente, caracterizada por una gran cantidad de líneas en la banda de telecomunicaciones.

Fuente: CONACYT.