Científicos proponen un dispositivo para hacer visible la luz infrarroja a bajo costo
8 diciembre, 2021
El espectro infrarrojo está fuera de nuestra visión. Los dispositivos que nos permiten reconocerlo perciben objetos que de otra forma no sabríamos que están ahí por la falta de luz ambiental. Un equipo internacional de investigadores coordinados desde la Universidad de Cambridge han desarrollado un nuevo método para convertir a la luz infrarroja en luz visible. Tradicionalmente, para observarla se requerían dispositivos que funcionan a temperaturas muy bajas, con un gasto energético importante. En cambio, este nuevo método promete reducir costos.
Una nueva forma de observar lo inobservable
El método se basa en atrapar la luz infrarroja en grietas de oro. Para volver visible a la luz infrarrojo los investigadores crearon una capa molecular que absorbe la luz en el infrarrojo medio. La luz queda atrapada entre sus enlaces químicos. Al sacudirse, las moléculas donan donan su energía para obtener luz visible. De esta forma, las emisiones se acercan al azul, al final del espectro visible, con lo que ya son perceptibles por las cámaras modernas.
El desarrollo de esta tecnología estuvo a cargo de investigadores de Reino Unido, España y Bélgica. Los resultados se publicaron en la revista Science. Entre las aplicaciones que ya se mencionan para esta tecnología están: detectar contaminantes, buscar rastros de cáncer, comprobar mezclas de gases y percibir aquello que está en el universo lejano.
Los investigadores buscaron la forma de atrapar capas moleculares entre un espejo hecho con fragmentos pequeños de oro. Esto sólo fue posible recurriendo a metamateriales. El resultado final podría compararse con un sandwich capaz de girar y apretar la luz en espacios miles de millones de veces más pequeños que un cabello humano.
Entre los retos que enfrentó el equipo de investigadores estuco el conseguir que vibraran y se encontraran suficientemente rápido con la luz visible. “Esto significaba que teníamos que atrapar la luz muy apretada alrededor de las moléculas, exprimiéndola en grietas rodeadas de oro”, explica Angelos Xomalis del Laboratorio Cavendish en Cambridge, quien aparece como primer autor del artículo publicado por Science.
Lo que hace el nuevo dispositivo es potenciar la señal que recibe. El profesor Jeremy Baumberg del Centro de NanoFotónica en el Laboratorio Cavendish de Cambridge lo explica con una metáfora. “Es como escuchar ondas sísmicas de ondulación lenta chocando con una cuerda de violín para obtener un silbato alto que es fácil de escuchar, y sin romper el violín”, describe el especialista, quien participó coordinando la investigación.
Un aspecto importante para los investigadores fue encontrar un método que redujera los costos de percibir el espectro infrarrojo. Quienes colaboraron en el desarrollo de este dispositivo mencionan que apenas comienza el proceso para encontrar formas más accesibles de percibir el infrarrojo. Aún existen muchas formas de optimizar los resultados que ya han obtenido.
Las aplicaciones de este tipo de tecnología son muchas. Los interesados en obtener un dispositivo que perciba el espectro infrarrojo a bajo costo son muchos. Ejemplo de esto son las instituciones que participaron en la investigación, este grupo incluye a la Universidad de Cambridge en Reino Unido, KU Leuven de Bélgica, el University College de Londres (UCL), la Institución Faraday en Reino Unido y la Universitat Politècnica de València. Ante un primer acercamiento de este tipo seguramente surgirán muchos más interesados en explorar sus posibilidades.
Diferentes campos del conocimiento se verán beneficiados cuando tengamos más alternativas para detectar la luz infrarroja. Desde la medicina hasta la astronomía, pasando por procesos químicos con aplicaciones industriales. El artículo titulado “Detección de luz infrarroja media por conversión molecular de frecuencia con nanoantenas híbridas de doble longitud de onda” es un primer paso. En los próximos años se verá su influencia en la comunidad científica.