Donde un Láser No Ha Llegado Jamás

Combinando conceptos de investigación sobre radiación electromagnética y fibra óptica, un grupo de científicos ha creado un rayo de luz, parecido a un láser, que trabaja en el ultravioleta extremo, una zona del espectro electromagnético que no era accesible con anterioridad para ciertas aplicaciones.

Las ondas de luz en el ultravioleta extremo (EUV) son entre 10 y 100 veces más cortas que las ondas de luz visible. Gracias a ello, permitirán «ver» estructuras diminutas, o grabar patrones en miniatura, en aplicaciones como la microscopía, la litografía o la nanotecnología.

Donde un Láser No Ha Llegado JamásEl logro se basa en un dispositivo que se llama «guía de ondas», un tubo de cristal hueco con una serie de «bultos» internos que obligan a las ondas de luz a viajar a través de él a la misma velocidad, ayudándolas a reforzarse entre ellas.

El resultado es un rayo de luz cuya potencia máxima se acerca al megavatio. Las ondas de luz tienen un tamaño nanométrico, a pesar de que el aparato puede descansar sin problemas sobre una mesa de dimensiones no demasiado grandes.

Los trabajos han sido realizados por un equipo de expertos liderado por Henry Kapteyn y Margaret Murnane, de la University of Colorado. Para crear rayos EUV, los científicos disparan un láser cuyo pulso dura un femtosegundo (una milésima de billonésima de segundo), a través de la guía de ondas llena de gas.

El láser es tan intenso que «rompe» los átomos del gas, obteniéndose iones cargados y electrones. El rayo láser acelera entonces los electrones a muy altas energías, y los hace chocar contra los iones. Esto libera radiación electromagnética (en este caso, fotones en la longitud de onda EUV).

Algunas de las ondas EUV pueden estar «fuera de fase» con respecto al láser, cancelándose unas con otras y debilitando la intensidad y coherencia del rayo de salida. Por eso, se han practicado una especie de bultos en el diámetro de la guía de ondas, que hacen que las ondas de luz del láser y el rayo EUV viajen a la misma velocidad. El sistema lanza finalmente un chorro bien sincronizado de fotones, en la longitud de onda esperada.

El grupo de Colorado espera extender pronto el alcance del rayo hasta la región que se encuentra por debajo de los 4 nanómetros. Este tipo de luz es perfecto para observar estructuras biológicas: se podrá construir un microscopio que nos mostrará los tejidos vivos con gran detalle. En unos 10 años, esperan llegar también hasta los rayos-X, otra de las regiones del espectro. Con ellos obtendremos microscopios de altísima precisión, que serán capaces de ofrecernos «películas» en tiempo real de procesos como la danza de los átomos en las reacciones químicas.

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