05/May/07

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La nanotecnología lista a usar la luz que pasa por agujeros pequeños

En la segunda parte de sus aventuras, A través del espejo, Alicia le comenta a su gato: "¡Imagínate que el espejo se ablandara hasta convertirse en una especie de gasa, de manera que pudiéramos franquearlo con toda facilidad!". Quienes piensen que Lewis Carroll padecía un exceso de imaginación, sepan que al final no iba tan mal encaminado.

El físico-químico Thomas Ebbesen (Oslo, 1954) descubrió en 1989 algo digno de la imaginación del escritor británico, aunque con más aplicaciones prácticas. Iluminó una fina película de oro en la que había practicado millones de agujeros microscópicos. Midió la luz que conseguía pasar a través de ellos y... la cantidad de luz que se encontró al otro lado era entre cien y mil veces mayor que la que cabría esperar. Cada agujero parecía aliarse con los demás para hacer pasar mucha más luz que si estuviera aislado.

Aquel descubrimiento se le antojó a Ebbesen "un espejo mágico". Así lo explica: "Normalmente, en un espejo te ves a ti mismo. Pero en este caso, a determinadas longitudes de onda ,o iluminados por luz de ciertos colores (que es lo mismo), la luz atravesaba el metal y proyectaba la imagen al otro lado de la superficie". Dicho de otro modo, la luz conseguía atravesar el espejo.

"Nadie me creía al principio. Y yo no tenía ninguna explicación". En aquel entonces, Ebbesen trabajaba en nanotubos de carbono, otra aplicación de la nanotecnología: "¡Es que ni siquiera soy óptico!", afirma divertido. "Si eres científico, te debes a tu campo de estudio... Claro que yo he cambiado muchas veces de terreno". Le llevó nueve años tener una explicación para el fenómeno, que se publicó como artículo en la revista Nature en febrero de 1998. Con la ayuda de la teoría óptica, dio con la clave: "La luz atravesaba la lámina porque de hecho quedaba atrapada por los electrones de la superficie del metal, que la transportaban al otro lado y la liberaban allí".

El fenómeno físico que lo explica son los plasmones: fotones atraídos y atrapados por electrones libres. Los plasmones hacen que la luz resulte moldeable, algo difícil de imaginar para los profanos: "Es cierto que la luz es un espíritu libre, pero haciéndola interactuar con electrones libres en el metal, se queda atrapada y consigues tener control sobre ella hasta cierto punto. Puedes lograr que cambie de dirección o incluso que gire en círculo". El siguiente paso es construir cauces por los que hacerla correr a voluntad.

Ebbesen, ahora director del Laboratorio de Nanoestructuras de la Universidad Louis Pasteur de Estrasburgo, se ha reunido recientemente en Madrid con otros miembros del proyecto europeo PLEAS (acrónimo inglés de Fotónica Desarrollada por Plasmones), que agrupa a su universidad con la Autónoma de Madrid y la de Zaragoza, centros de investigación de Alemania, Reino Unido y Suiza, y dos empresas del sector de la iluminación y la tecnología de la información, Osram y Sagem.

Confinar la luz para usarla para transmitir información es cosa corriente en el caso de la fibra óptica. El volumen de información que la luz es capaz de transportar la hace bien apetecible a la industria. Pero en la escala de lo nano, la de los chips y los componentes electrónicos, la luz empieza a comportarse de manera caprichosa: "Cuando la introduces en un tubo, si su tamaño es menor que el de la longitud de onda, comienzas a tener problemas. La luz no quiere estar ahí, se siente incómoda y escapa", explica el científico noruego. Ésta ha sido la mayor dificultad para desarrollar circuitos ópticos, mucho más rápidos, que sustituyan a los actuales electrónicos.

La construcción de esos canales para la luz es labor del escultor más minucioso, el que trabaja a escala microscópica, y empleando materiales metálicos capaces de controlar el flujo de luz. Amigo de metáforas, Ebbesen ilustra: "Es como si construyéramos valles microscópicos para que fluya el agua por ellos". Unos valles y cauces con sus grutas. "Sí, también diseñamos grutas microscópicas", por las que la luz puede sumergirse.

Este carácter maleable de la luz ha llevado a algunos teóricos a plantear incluso la invisibilidad. Si se consigue curvar un haz de luz que se dirija a un observador de modo que esquive un objeto que encuentre en el camino, el observador no vería ese objeto, sino sólo el haz de luz. Es decir: el objeto no existiría para él. Ebbesen considera esta idea "conceptualmente interesante, pero es improbable que tenga ninguna aplicación". "Aunque", insiste, "lo que hemos visto ya es casi ciencia-ficción".

Lo cierto es que la plasmónica ha abierto un nuevo campo de posibilidades tecnológicas, como demuestra el proyecto PLEAS. El objetivo es crear nuevos fotodetectores para todo tipo de aplicaciones, desde teléfonos móviles hasta cámaras más sensibles y baratas. También aportan su grano de arena contra el calentamiento global, creando unos nuevos LED (diodos emisores de luz como los habituales en los semáforos modernos) más eficientes y de menor consumo energético.

"Podemos lograr fotodetectores capaces de medir el tamaño de las moléculas, ver por ejemplo la membrana, una sola capa molecular, de una célula", dice Ebbesen. Preguntado acerca de su mayor reto para los próximos años, enmienda la cuestión: "Más que de retos, hablemos de sueños".

Su sueño, pues, es la construcción de un chip óptico tan pequeño que quepa entero sólo en la zona de contacto de un chip electrónico actual. El objetivo es optimizar la transferencia de información: "Actualmente, un chip tiene que convertir su señal eléctrica en óptica, esta señal viaja por fibra óptica de aquí al otro extremo del mundo, y el chip receptor tiene que traducir de nuevo esa señal óptica a eléctrica". Unos chips totalmente ópticos evitarían esas conversiones y ahorrarían tiempo.

Las aplicaciones de esta nueva tecnología trascienden la domótica y la informática. Se apunta a nuevas terapias contra el cáncer, por medio de blancos fotosensibles que viajarían por el flujo sanguíneo y se fijarían sobre las células malignas. Un haz de luz desde fuera lograría destruirlas.

Ebbesen se encuentra en uno de los salones de un hotel madrileño, iluminado por lucernarios. ¿Cómo contempla uno de estos rayos de luz alguien que la conoce tan bien? "Ningún científico es capaz de pensar en términos totalmente abstractos. Necesitamos hacernos una imagen. Y para mí la luz tiene muchas facetas, cada día aprendo cosas nuevas de ella, cada día completo la imagen que tengo de la luz. Lo primero que me anima a jugar con ella es la belleza. La belleza estética y la del modo que tiene de interactuar con la materia".

Fuente: Diario El País. Aportado por Gustavo Courault