{"id":8776,"date":"2013-05-15T07:33:23","date_gmt":"2013-05-15T06:33:23","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=8776"},"modified":"2013-05-15T08:27:58","modified_gmt":"2013-05-15T07:27:58","slug":"el-futuro-de-la-fisica-esta-en-nuestra-imaginacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2013\/05\/15\/el-futuro-de-la-fisica-esta-en-nuestra-imaginacion\/","title":{"rendered":"El futuro de la f\u00edsica est\u00e1 en nuestra imaginaci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

Diversidad de ideas<\/strong><\/p>\n

Me gusta escribir sin tener un objetivo predeterminado y repasar sobre cuestiones de la f\u00edsica. Escribo todo lo que estoy “viendo” -lo que sin llamarlo, acude a mi mente en cada instante-. Es un buen ejercicio de repaso de diversas cuestiones que recuerdas. Por ejemplo, ahora mismo me llega la idea de que desde la m\u00e1s remota antig\u00fcedad nos viene fascinando los fen\u00f3menos \u00f3pticos. De hecho, los estudios encaminados a desvelar la naturaleza de la luz han sido uno de los motores m\u00e1s fruct\u00edferos de la f\u00edsica. A ello se dedica la \u00f3ptica, hoy d\u00eda una de las \u00e1reas m\u00e1s activas de la f\u00edsica.<\/p>\n

Hablando de fen\u00f3menos \u00f3pticos…,\u00a0 el d\u00eda 8 del pasado mes de diciembre, cuando el sol hizo una corta aparici\u00f3n en el cielo…<\/div>\n

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algunos pudieron asombrarse ante esta im\u00e1gen de esplendorosa belleza natural, \u00bfqu\u00e9 produjo tal fen\u00f3meno? De nuevo, como es mi costumbre, me desv\u00edo del tema pero, me estaba regfiriendo al auge en el campo de la \u00f3ptica…\u00bfd\u00f3nde radica el impulso de esa disciplina?<\/p>\n

Buena prueba de ello es la r\u00e1pida sucesi\u00f3n de Premios Nobel en ese campo en a\u00f1os recientes: 1.997, 2.001 y 2.005. En la luz se apreci\u00f3 por primera vez la naturaleza dual onda-part\u00edcula de los objetos cu\u00e1nticos. El comportamiento ondulatorio de la luz sirvi\u00f3 de prueba experimental para la teor\u00eda electromagn\u00e9tica de Maxwell. La idea de la luz como un haz de fotones<\/a> reapareci\u00f3 con Einstein<\/a> en 1.905 para explicar el efecto fotoel\u00e9ctrico (que le vali\u00f3 el Nobel de f\u00edsica). El dualismo onda-part\u00edcula de la luz, que De Broglie extendi\u00f3 a las part\u00edculas materiales, es contradictorio en el marco de la f\u00edsica cl\u00e1sica. Para reconciliar ambas im\u00e1genes hubo que desarrollar la f\u00edsica cu\u00e1ntica. No obstante, como se\u00f1alaba Glauber en uno de sus art\u00edculos…<\/p>\n

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“la teor\u00eda cu\u00e1ntica ha tenido una influencia sobre la \u00f3ptica que es s\u00f3lo una fracci\u00f3n de la que hist\u00f3ricamente ha tenido la \u00f3ptica sobre la teor\u00eda cu\u00e1ntica”<\/em>.<\/p>\n<\/blockquote>\n

\u00a0\"Nobel<\/p>\n

Premio Nobel de F\u00edsica de 2.005. Roy J. Glauber, de la Universidad de Harvard, Theodor W. H\u00e4nsch, del Instituto Max Plack y John L. Hall, de la Universidad de Colorado, comparten el premio Nobel de F\u00edsica 2005. Glauber lo recibe por su contribuci\u00f3n a la teor\u00eda cu\u00e1ntica de la coherencia \u00f3ptica<\/em>, mientras que H\u00e4nsch y Hall por sus contribuciones a la espectroscop\u00eda de precisi\u00f3n basada en l\u00e1ser<\/a>, incluyendo la t\u00e9cnica de barrido de frecuencia \u00f3ptica<\/em>.<\/p>\n

Motivado por los experimentos de Hanbury-Brown y Twiss en 1.954-56, y por la invenci\u00f3n del l\u00e1ser<\/a> en 1.960, Glauber realiz\u00f3 una aplicaci\u00f3n de la electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica a problemas \u00f3pticos. Mientras que los experimentos previos hab\u00edan usado interferencia de amplitudes y registraban intensidades con un solo detector, Hanbury-Brown y Twiss estudiaron correlaciones en las intensidades recibidas de una estrella por dos detectores separados, observando que los fotones<\/a> t\u00e9rmicos parecen emitirse agrupados (bunched<\/em>). \u00bfTambi\u00e9n los de un haz de l\u00e1ser? Esta y otras cuestiones llevaron a Glauber a desarrollar la teor\u00eda cu\u00e1ntica de la coherencia, basada en los estados coherentes y en la teor\u00eda cu\u00e1ntica de la fotodetecci\u00f3n. Estudiando coincidencias retardadas en la detecci\u00f3n de fotones<\/a> por varios detectores, Glauber introdujo una sucesi\u00f3n de funciones de correlaci\u00f3n que mostraban las caracter\u00edsticas cu\u00e1nticas de la radiaci\u00f3n y permit\u00edan diferenciar entre haces de luz con la misma distribuci\u00f3n espectral, pero diferente estad\u00edstica de fotones<\/a>.<\/p>\n

\"luz5\"<\/p>\n

\u00a0En el universo temprano los fotones<\/a> se convert\u00edan continuamente en pares<\/p>\n

Particularmente relevantes han sido los estudios posteriores de “luz no cl\u00e1sica”, tales como resonancia-fluorescencia de un solo \u00e1tomo, que muestra el llamado antibunching<\/em>, luz cuyo ruido cu\u00e1ntico depende de la fase; y pares de fotones<\/a> entrelazados.<\/p>\n

El estado m\u00e1s com\u00fan de la materia en el universo, no es ni l\u00edquido, ni s\u00f3lido, ni gaseoso, sino que es el plasma<\/a>; el estado de la materia que conforman las estrellas. Sin embargo, particularmente apuesto por una idea que no se va de mi cabeza, el estado \u00faltimo de la materia es la luz.<\/p>\n

La otra mitad del Premio Nobel se otorg\u00f3 a partes iguales a John L. Hall, de la Universidad de Colorado, JILA y NIST, Boulder y a Theodor W. H\u00e4nsch, del Max Planck Instit f\u00fcr Quantenoptik, Garching, y de la Ludwig-Maximilians-Universit\u00e4t, Munich, “por sus contribuciones al desarrollo de m\u00e9todos de espectroscopia l\u00e1ser<\/a> de precisi\u00f3n, incluyendo la t\u00e9cnica de peines de frecuencias \u00f3pticas<\/em>“.<\/p>\n

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\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 espectroscopia de absorci\u00f3n at\u00f3mica<\/p>\n

\u00a0A lo largo de toda la historia la ingenier\u00eda se ha convertido en unas de las fuentes de soluci\u00f3n a todos los problemas de la humanidad, de la mano de las ciencias y la tecnolog\u00eda, la cual ha aportado tantos m\u00e9todos de mayor exactitud como lo es el utilizado por la espectrofotometr\u00eda de absorci\u00f3n at\u00f3mica; ya que es una t\u00e9cnica capaz de detectar\u00a0 y determinar cuantitativamente la mayor\u00eda de los elementos del sistema peri\u00f3dico.<\/p>\n

En espectroscopia se analiza la composici\u00f3n en frecuencias de la luz absorbida o emitida por la materia, lo cual proporciona informaci\u00f3n valiosa, por ejemplo, sobre la estructura cu\u00e1ntica de los \u00e1tomos.<\/p>\n

Los galardonados lideraron un proyecto espectacular en el desarrollo de m\u00e9todos para producir y medir estas frecuencias \u00f3pticas, con una precisi\u00f3n actual de 15 cifras significativas y potencial de 18. De hecho, este tipo de medidas son de las de mayor precisi\u00f3n alcanzadas en f\u00edsica y permiten abordar cuestiones de gran inter\u00e9s b\u00e1sico, como la observaci\u00f3n de la variaci\u00f3n temporal de “constantes” fundamentales, como la estructura fina (\u03b1 = 1\/137, \u00f3 2\u03c0e2<\/sup>\/hc). Tienen tambi\u00e9n repercusi\u00f3n en el desarrollo de relojes at\u00f3micos ultraprecisos (con desajuste menor a una d\u00e9cima de segundo cada 100 a\u00f1os), \u00fatiles por ejemplo en sistemas GPS.<\/p>\n

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No dejamos de enviar ingenios al espacio para tratar de medir la Densidad Cr\u00edtica y poder saber en qu\u00e9 clase de universo nos encontramos: Plano, cerrado o abierto. Pero, tambi\u00e9n mandamos sat\u00e9lirtes artificiales que, desde el cielo, dominan y controlan aspectos de la Tierra que nos son muy \u00fatiles en navegaci\u00f3n, circulaci\u00f3n v\u00edal, y otros muchos conceptos que, tanto en la vida cotidiana como en la investigaci\u00f3n, nos sit\u00faan en el m\u00e1s alto nivel de la tecnolog\u00eda…del futuro.<\/p>\n

En espectroscopia \u00f3ptica de precisi\u00f3n han de determinarse frecuencias de varios cientos de THz en t\u00e9rminos de la definici\u00f3n del patr\u00f3n de tiempo representado por desdoblamiento hiperfino del estado fundamental del cesio a 9’2 GHz. Hasta el a\u00f1o 2.000, esta tarea requer\u00eda esfuerzos heroicos porque los detectores s\u00f3lo permiten comparar directamente frecuencias separadas por algunas decenas de GHz. Se usaban por tanto complejas cadenas de generaci\u00f3n de sucesivos arm\u00f3nicos de la frecuencia del cesio.<\/p>\n

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Esas cadenas eran costosas, delicadas, y de hecho, s\u00f3lo algunos laboratorios las desarrollaron. El problema se ha simplificado enormemente con la introducci\u00f3n por Hall y H\u00e4nsch del llamado peine de frecuencias \u00f3pticas<\/em>, formado por del orden de un mill\u00f3n de frecuencias equiespaciadas unos 100 MHz y cubriendo varios cientos de THz. De estas frecuencias pueden realizarse una medida absoluta con el patr\u00f3n de cesio. Por tanto el peine sirve como una “regla” para determinar cualquier frecuencia \u00f3ptica desconocida. Estos peines o sintetizadores de frecuencias, que ya se comercializan, usan l\u00e1seres<\/a> de femtosegundos y un nuevo tipo de fibra \u00f3ptica microestructurada o de cristal fot\u00f3nico…<\/p>\n

\u00bfD\u00f3nde estar\u00e1 el l\u00edmite?<\/p>\n

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Han pasado ya unos cincuenta a\u00f1os desde que Richard Feynman dictara su famosa pl\u00e1tica There is plenty of room at<\/em> the bottom: An invitation to enter a new<\/em> field of physics (Hay suficiente espacio en<\/em> el fondo: Una invitaci\u00f3n a entrar en un<\/em> nuevo campo en la F\u00edsica)<\/em>. En ella estableci\u00f3 que las leyes de la F\u00edsica no impiden manipular las cosas \u00e1tomo a \u00e1tomo; –es algo que se puede hacer pero<\/em> no se ha hecho debido a que somos<\/em> demasiado grandes para hacerlo-<\/em>. Desde entonces se ha estado buscando la manera de poder dise\u00f1ar los materiales \u00e1tomo a \u00e1tomo. De hecho, los materiales nanoestructurados ya han sido utilizados en aplicaciones pr\u00e1cticas, siendo importantes en nuestra vida diaria. El color rojo de los vitrales en las catedrales g\u00f3ticas de Europa se obten\u00eda utilizando nanopart\u00edculas de oro; la pel\u00edcula fotogr\u00e1fica utiliza nanopart\u00edculas de plata; los bloqueadores solares utilizan nanopart\u00edculas de di\u00f3xido de titanio y de zinc como parte activa. El primer caso es una aplicaci\u00f3n del efecto nano del oro y es quiz\u00e1s la primera aplicaci\u00f3n de la nanotecnolog\u00eda. Quiz\u00e1s el mayor desarrollo de las nanoestructuras se dio con el descubrimiento de la microscopia de fuerza at\u00f3mica ya que con esta se pod\u00eda manipular a los \u00e1tomos o part\u00edculas muy peque\u00f1as. Hoy d\u00eda, la investigaci\u00f3n en el campo de los materiales nanoestructurados se ha multiplicado y sus aplicaciones abarcan todas las disciplinas convirtiendo a la nanotecnolog\u00eda en un campo interdisciplinario. Muchos pa\u00edses han implementado programas especiales para la investigaci\u00f3n en este campo invirtiendo grandes cantidades de dinero. La apuesta puede ser de alto riesgo, pero el premio promete ser enorme.<\/p>\n

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Materiales nanoestructurados y nanotecnolog\u00eda<\/strong><\/p>\n

Los materiales nanoestructurados (NEMs, por siglas en ingl\u00e9s) han despertado r\u00e1pidamente un gran inter\u00e9s debido a la diversidad de sus aplicaciones. De acuerdo a la definici\u00f3n m\u00e1s aceptada, los materiales nanoestructurados son aquellos en los que por lo menos una de sus dimensiones se encuentra en el rango de 1-100 nm. Es decir, los NEMs son tres \u00f3rdenes de magnitud m\u00e1s peque\u00f1os que los MEMS (sistemas microelectromec\u00e1nicos, por sus siglas en ingl\u00e9s), e incluyen nanopart\u00edculas, nanocristales, nanoalambres, nanobarras, nanotubos, nanofibras, nanoespumas, etc. Los NEMs pueden ser semiconductores, diel\u00e9ctricos, metales, org\u00e1nicos, inorg\u00e1nicos, aleaciones, biomateriales, biomol\u00e9culas, olig\u00f3meros, pol\u00edmeros, etc.<\/p>\n

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\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Nos sorprender\u00eda saber en qu\u00e9 lugares est\u00e1n presentes los cristales fot\u00f3nicos con las nuevas t\u00e9cnicas alcanzadas en la nanotecnolog\u00eda<\/p>\n

Aunque tambi\u00e9n existen sistemas nanoestructurados de dimensiones mayores como son los cristales fot\u00f3nicos. En el rango de nan\u00f3metros, los materiales presentan propiedades \u00f3pticas, el\u00e9ctricas, magn\u00e9ticas y mec\u00e1nicas \u00fanicas y totalmente diferentes de los materiales en el rango de los micr\u00f3metros o mil\u00edmetros llamados tambi\u00e9n materiales en bulto.<\/p>\n

Para tener una idea de que tan peque\u00f1o es un nan\u00f3metro podemos mencionar que un mil\u00edmetro tiene un mill\u00f3n de nan\u00f3metros; el di\u00e1metro del cabello humano mide entre 10,000 y 50,000 nan\u00f3metros; los gl\u00f3bulos rojos y blancos miden entre 2 y 5 nan\u00f3metros mientras que el ADN mide 2.5 nan\u00f3metros.<\/p>\n

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Las propiedades de los NEMs son dominadas por los efectos de superficie mientras que las de los materiales en bulto son debidas a un efecto de volumen. La tecnolog\u00eda para su producci\u00f3n y uso se ha convirtiendo en una industria muy poderosa: la nanotecnolog\u00eda. La nanotecnolog\u00eda es la ciencia e ingenier\u00eda de producir materiales o estructuras funcionales de unos cuantos nan\u00f3metros. Es la tecnolog\u00eda del futuro con la cual se desarrollar\u00e1n los nuevos materiales y dispositivos. Las aplicaciones son sorprendentes as\u00ed como variadas, por ejemplo, la industria optoelectr\u00f3nica y fot\u00f3nica, biomedicina, sensores, celdas solares y de combustible, cat\u00e1lisis, memorias \u00f3pticas, procesadores de computadoras, fotodetectores, herramientas de corte, industria automotriz y aeron\u00e1utica, moduladores e interruptores, cosm\u00e9ticos, etc. Aunque todas las aplicaciones son de gran inter\u00e9s, sin duda alguna las aplicaciones en sistemas biol\u00f3gicos son las m\u00e1s sobresalientes. Especialmente las aplicaciones de las propiedades \u00f3pticas de los sistemas nanoestructurados.<\/p>\n

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No tarderemos mucho en asombrarnos de los logros alcanzados por la Nanofot\u00f3nica en diversos apartados de la tecnolog\u00eda del futuro<\/p>\n

Uno de sus aprtados es, la Nanofot\u00f3nica<\/strong><\/p>\n

La nanofot\u00f3nica es la fusi\u00f3n de la nanotecnolog\u00eda y la fot\u00f3nica. Es un campo multidisciplinario que estudia las propiedades \u00f3pticas de los sistemas nanoestructurados y la interacci\u00f3n luzmateria a nivel nanosc\u00f3pico. Ya mencionamos que las propiedades \u00f3pticas de las nanopart\u00edculas son dominadas por los efectos de superficie. As\u00ed, controlando el tama\u00f1o de las nanopart\u00edculas o nanoestructuras podemos controlar o amplificar ciertas propiedades de los sistemas bajo estudio. En general, las nanoestructuras pueden ser de tres tipos, semiconductoras, diel\u00e9ctricas y met\u00e1licas.<\/p>\n

Cada una de ellas produce fen\u00f3menos de especial inter\u00e9s cuando interact\u00faan con una se\u00f1al \u00f3ptica, pudiendo as\u00ed ser aplicadas en diferentes campos. Un campo de especial inter\u00e9s es la biolog\u00eda.<\/p>\n

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El estudio de las propiedades luminiscentes de sistemas nanoestructurados en sistemas biol\u00f3gicos es el campo de estudio de la bionanofot\u00f3nica<\/em>. Especialmente trata sobre el estudio de sistemas nanoestructurados en aplicaciones biom\u00e9dicas. Diferentes nanopart\u00edculas han sido propuestas para ser utilizadas en la detecci\u00f3n de bajas concentraciones de diferentes elementos como c\u00e9lulas cancerigenas, virus, ADN, ARN, prote\u00ednas, etc. Tambi\u00e9n han sido utilizadas para la entrega de medicamentos en forma dirigida y controlada as\u00ed como para la destrucci\u00f3n de tumores cancerigenos. En la \u00faltima d\u00e9cada, los avances han sido sorprendentes pero a\u00fan hay mucho por hacer. En el CIO, durante los \u00faltimos 6 a\u00f1os han estado trabajando en la s\u00edntesis de nanopart\u00edculas y estudiado sus propiedades \u00f3pticas a fin de poder ser utilizadas en distintas aplicaciones. Las propiedades luminescentes de nuestras nanopart\u00edculas son muy interesantes y prometen grandes oportunidades de aplicaci\u00f3n en diferentes \u00e1reas.<\/p>\n

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\"puntos.png\"<\/p>\n

Nanopart\u00edculas semiconductoras o puntos cu\u00e1nticos<\/strong><\/p>\n

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Los nanocristales semiconductores tambi\u00e9n llamados puntos cu\u00e1nticos son nanoestructuras a base de materiales semiconductores inorg\u00e1nicos y representan el grupo donde el efecto del tama\u00f1o es m\u00e1s evidente. El tama\u00f1o nano da lugar a lo que se conoce como confinamiento cu\u00e1ntico, que no es m\u00e1s que la localizaci\u00f3n de los electrones<\/a> en un espacio bien definido, es como poner un electr\u00f3n<\/a> en una caja. Mientras que para tama\u00f1os mayores los electrones<\/a> est\u00e1n no localizados. El confinamiento produce un ensanchamiento de la banda de energ\u00eda prohibida del semiconductor as\u00ed como la aparici\u00f3n de sub-bandas discretas en la banda de valencia y de conducci\u00f3n. Las dimensiones t\u00edpicas oscilan entre uno y diez nan\u00f3metros.<\/p>\n

Con frecuencia se les describe como \u00e1tomos artificiales debido a que los electrones<\/a> est\u00e1n dimensionalmente confinados como en un \u00e1tomo y s\u00f3lo se tiene niveles de energ\u00eda discretos. Entre las nanoestructuras m\u00e1s estudiadas se encuentran las de CdSe\/ZnS, CdSe\/CdS, InP\/ZnSe, CdTe\/CdSe, entre otras. El resultado m\u00e1s vistoso de estas nanoestructuras es la capacidad para poder sintonizar la longitud de onda o color de la emisi\u00f3n.<\/p>\n

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As\u00ed, con un solo material y variando el tama\u00f1o de la nanopart\u00edcula es posible obtener m\u00faltiples colores o longitudes de onda de la se\u00f1al emitida. Las aplicaciones son impresionantes y apuntan en todas las direcciones. Por ejemplo, podr\u00edan ser utilizados como colorantes inorg\u00e1nicos sin problemas de degradaci\u00f3n a diferencia de los colorantes org\u00e1nicos. Tambi\u00e9n podr\u00edan ser utilizados en el dise\u00f1o de los nuevos amplificadores \u00f3pticos de amplio ancho de banda tan importantes en los sistemas de comunicaci\u00f3n \u00f3ptica; en este caso cada nanopart\u00edcula con un di\u00e1metro determinado funcionar\u00eda como un amplificador, as\u00ed el ancho de banda se determina con la selecci\u00f3n adecuada de los di\u00e1metros de las part\u00edculas. O bien para la producci\u00f3n de fuentes de luz blanca mediante excitaci\u00f3n con un LED u OLED o por electroluminiscencia.<\/p>\n

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Quiz\u00e1s una de las aplicaciones que mayor atenci\u00f3n ha recibido es en su uso como etiquetas fluorescentes con emisi\u00f3n en la regi\u00f3n visible del espectro, para la detecci\u00f3n de una gran variedad de compuestos entre ellas c\u00e9lulas cancerigenas. Las t\u00e9cnicas actuales no detectan bajas concentraciones de c\u00e9lulas cancerigenas o compuestos de inter\u00e9s, por lo que la t\u00e9cnica de detecci\u00f3n de fluorescencia de nanopart\u00edculas es una gran promesa para la detecci\u00f3n temprana de este mal, para as\u00ed incrementar el \u00e9xito en el tratamiento. Dado el tama\u00f1o tan peque\u00f1o de los puntos cu\u00e1nticos actualmente se intenta desarrollar nanoestructuras m\u00e1s complejas formadas por puntos cu\u00e1nticos o nanocristales acomplejados con diferentes componentes que desempe\u00f1an distintas funciones, detecci\u00f3n, entrega de medicamento dirigido, efecto de la terapia, etc. Es decir, se busca una nanoestructura inteligente con m\u00faltiples funciones. El problema que presentan los puntos cu\u00e1nticos es que son poco estables ya que tienden a aglomerarse, adem\u00e1s de que se excitan con una fuente de luz UV donde la mayor\u00eda de los compuestos que se pueden encontrar en interior del cuerpo humano emiten luz lo que significa p\u00e9rdida de contraste en la imagen de la c\u00e9lula deseada.<\/p>\n

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Nanopart\u00edculas diel\u00e9ctricas o nanocristales<\/strong><\/p>\n

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Los nanocristales diel\u00e9ctricos son \u00f3xidos que presentan una banda de energ\u00eda prohibida muy ancha y como consecuencia requieren altas energ\u00edas de bombeo o luz en el UV para obtener emisi\u00f3n que en general es d\u00e9bil, aunque cuando se combina en forma adecuadacon diversos componentes son excelentes emisores de luz debido a su eficiencia y alta estabilidad. Son excelentes matrices para soportar iones de tierras raras que son muy buenos emisores de luz. En este caso no se observan efectos de confinamiento debido a que los electrones<\/a> se encuentran localizados en orbitales at\u00f3micos del ion activo. Sin embargo, la din\u00e1mica de los iones emisores de luz se ve afectada por la interacci\u00f3n a nivel nanosc\u00f3pico lo que puede producir una mejora en la eficiencia de emisi\u00f3n. Entre los nanocristales mas estudiados se encuentran algunos silicatos como Y2SiO5<\/em>, la combinaci\u00f3n nY2O3 + mAl2O3 <\/em>que comprende puramente el \u00f3xido de <\/em>itria, puramente el \u00f3xido de aluminio, <\/em>cuando se combinan con n=3 y m=5 <\/em>da <\/em>lugar a la estructura cristalina mas <\/em>utilizada en \u00f3ptica para producir l\u00e1seres<\/a><\/a> <\/em>conocida como YAG, o YAP para la <\/em>combinaci\u00f3n n=m=1 <\/em>que corresponde a <\/em>uno de los cristales mas sensibles a laradiaci\u00f3n ionizante y que es utilizado para la detecci\u00f3n de rayos X<\/a><\/a> o rayos gama. El \u00f3xido de titanio (TiO2) y el \u00f3xido de zinc (ZnO) que se utilizan en los bloqueadores solares adem\u00e1s de ser excelentes para los procesos de fotocat\u00e1lisis, \u00fatiles en la reducci\u00f3n de contaminantes, para celdas solares y como bactericida.<\/p>\n

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Recientemente, hemos demostrado que el \u00f3xido de zirconio (ZrO2<\/em>) combinado con otros elementos bloquea el rango completo de la luz ultravioleta, especialmente aquella regi\u00f3n que produce el c\u00e1ncer de piel. Este mismo nanocristal presenta excelente respuesta en la detecci\u00f3n de radiaci\u00f3n ionizante, UV, rayos X<\/a><\/a>, gama, beta y alfa, tanto en tiempo real como en forma acumulada lo que sugiere buenas oportunidades para su uso en el dise\u00f1o de dos\u00edmetros para la cuantificaci\u00f3n de dosis recibidas.<\/p>\n

Adem\u00e1s, es excelente soporte para iones de tierras raras, con las cuales hemos obtenido luz visible (azul, verde y rojo) excitando con una fuente en el cercano infrarrojo. Ya que con esta fuente solo se excitan los nanocristales no hay emisi\u00f3n de fondo lo que mejora el contraste de las im\u00e1genes obtenidas. Estas caracter\u00edsticas convierten a estos nanocristales en excelentes candidatos en aplicaciones biom\u00e9dicas para la detecci\u00f3n de diversos elementos a concentraciones bajas. La fabricaci\u00f3n de estos nanocristales implica un tratamiento t\u00e9rmico para el proceso de oxidaci\u00f3n lo que induce un tama\u00f1o de part\u00edcula grande. Se han reportado tama\u00f1os de part\u00edcula desde 10 a 90 nm.<\/p>\n

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Estructura de alas de mariposa son fabricadas con la nanofot\u00f3nica de cristales, y, en realidad, s\u00f3lo nos limitamos a copia la Naturaleza<\/p>\n

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Muchas veces se obtienen cristales muy peque\u00f1os pero con poca eficiencia de emisi\u00f3n, el reto es obtener mayor eficiencia de emisi\u00f3n sin incrementar demasiado el di\u00e1metro de las nanopart\u00edculas. Tama\u00f1os promedios con los que se han obtenido excelente eficiencia de emisi\u00f3n son entre 40 y 60 nm.<\/p>\n

Nano part\u00edculas met\u00e1licas, plasmones.<\/p>\n

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Las nanopart\u00edculas met\u00e1licas tienen la habilidad de esparcir y absorber la luz incidente. En este caso, los efectos en las propiedades \u00f3pticas respecto a su contraparte en bulto se derivan de los efectos electrodin\u00e1micos y de la modificaci\u00f3n del ambiente diel\u00e9ctrico. A escala nanom\u00e9trica la frontera metaldiel\u00e9ctrico produce cambios considerables en las propiedades \u00f3pticas.<\/p>\n

Como resultado de la interacci\u00f3n entre la nanopart\u00edcula met\u00e1lica y la se\u00f1al \u00f3ptica se obtiene la oscilaci\u00f3n colectiva de electrones<\/a> de superficie lo que genera bandas de resonancia conocidas como plasmones localizados o plasmones de superficie localizados. La longitud de onda o color a la que se obtiene dicha resonancia se le conoce como banda de absorci\u00f3n del plasm\u00f3n que depende tanto del tama\u00f1o como de la forma de la nanopart\u00edcula y es lo que da lugar a la diferente coloraci\u00f3n observada. Las nanoestructuras met\u00e1licas m\u00e1s conocidas son part\u00edculas esf\u00e9ricas, barras y pel\u00edculas con n\u00facleo diel\u00e9ctrico. Aunque m\u00e1s recientemente se han reportado otras estructuras como cubos, tri\u00e1ngulos, estrellas y ovoides. En todos los casos, la banda de resonancia se recorre hacia el cercano infrarrojo en comparaci\u00f3n con las nanopart\u00edculas esf\u00e9ricas cuya banda esta centrada en la regi\u00f3n verde del espectro.<\/p>\n

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Los plasmones producen en la interfase un campo el\u00e9ctrico intensificado que a su vez intensifica varios procesos \u00f3pticos lineales y no lineales. El campo el\u00e9ctrico producido es utilizado como una interfase sensible a las interacciones \u00f3pticas y se convierte en una poderosa herramienta para el monitoreo \u00f3ptico y para la formaci\u00f3n de im\u00e1genes \u00f3pticas<\/p>\n

localizadas. Una de las aplicaciones bien establecidas es la espectroscopia Raman de superficie mejorada (SERS por sus siglas en ingl\u00e9s). En este caso el espectro Raman de un componente cercano a la superficie met\u00e1lica se ve fuertemente amplificado. Se ha demostrado que es posible amplificar el campo hasta 11 000 veces m\u00e1s cuando las part\u00edculas presentan cierta aglomeraci\u00f3n. Otros fen\u00f3menos que presentan amplificaci\u00f3n son la espectroscopia infrarroja de superficie mejorada, espectroscopia de fluorescencia<\/p>\n

y la espectroscopia de resonancia de plasmones de superficie. Todas estas t\u00e9cnicas son complementarias y son utilizadas en la detecci\u00f3n de componentes qu\u00edmicos y bioqu\u00edmicos a nivel de trazas.<\/p>\n

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C\u00e9lula cancer\u00edgena<\/span><\/strong><\/p>\n

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C\u00e9lulas modificadas y c\u00e9lula cancerigena que,la nanofot\u00f3nica podr\u00e1 modificar e incluso regenerar en el fiuturo<\/p>\n

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Quiz\u00e1s un proyecto m\u00e1s ambicioso es el de poder detectar c\u00e9lulas cancerigenas a temprana edad de lo cual ya se han reportado importantes avances. En el CIO trabajamos con nanopart\u00edculas de oro y plata a fin de desarrollar sensores \u00f3pticos para la detecci\u00f3n de diferentes compuestos a nivel de trazas y estamos aplicado exitosamente nanopart\u00edculas deoro en la detecci\u00f3n de c\u00e9lulas cancerigenas.<\/p>\n

En resumen, las nanoestructuras presentan propiedades \u00f3pticas \u00fanicas que no presentan su contraparte en bulto o de escala mayor. \u00c9stas est\u00e1n siendo utilizadas para el desarrollo de la nueva generaci\u00f3n de dispositivos optoelectr\u00f3nicos y\/o fot\u00f3nicos. Las aplicaciones son muy variadas y abarcan muchos campos haciendo de la nanociencia y nanotecnolog\u00eda una \u00e1rea<\/p>\n

multidisciplinaria. Especial atenci\u00f3n recibe el uso de dichas propiedades en aplicaciones biom\u00e9dicas para la detecci\u00f3n a nivel de trazas de diversos agentes pat\u00f3genos. El estudio de las propiedades \u00f3pticas de las nanoestructuras ha definido una nueva \u00e1rea conocida como nanofot\u00f3nica.<\/p>\n

\u00a1El futuro est\u00e1 aqu\u00ed!<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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Diversidad de ideas Me gusta escribir sin tener un objetivo predeterminado y repasar sobre cuestiones de la f\u00edsica. Escribo todo lo que estoy “viendo” -lo que sin llamarlo, acude a mi mente en cada instante-. Es un buen ejercicio de repaso de diversas cuestiones que recuerdas. Por ejemplo, ahora mismo me llega la idea de […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_s2mail":"yes","footnotes":""},"categories":[7],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8776"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8776"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8776\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8776"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8776"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8776"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}