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Avance hacia la ‘lente perfecta’ que permitirá ver microorganismos a ojo desnudo

Científicos estadounidenses desarrollan un metamaterial para fabricarla


En 1999, el físico británico Sir John Pendry teorizó sobre la posibilidad de crear una lente perfecta que permitiría ver a ojo desnudo objetos tan minúsculos como los virus. Ahora, científicos estadounidenses han avanzado hacia la consecución de este objetivo, creando un nuevo metamaterial con el que podrían verse cosas incluso menores que la longitud de onda de la luz con que se enfocan. Por Marta Lorenzo.




Hasta ahora, los microorganismos presentes en sangre solo se han podido observar con técnicas como la micrografía electrónica de barrido, en este caso, de la bacteria Pseudomonas aeruginosa. Pero eso podría cambiar. Fuente: CDC Public Health Image Library.
Hasta ahora, los microorganismos presentes en sangre solo se han podido observar con técnicas como la micrografía electrónica de barrido, en este caso, de la bacteria Pseudomonas aeruginosa. Pero eso podría cambiar. Fuente: CDC Public Health Image Library.
Una sola gota de sangre puede contener microorganismos, como virus o bacterias. Imagínese que pudieran verse estos, incluso virus de tamaño nanométrico, con el ojo desnudo. Para ello, se necesitaría lo que ha sido denominado una "lente perfecta".

Teorizada por primera vez en 1999  por el físico británico Sir John Pendry, especializado en invisibilidad y control de la luz para aplicaciones ópticas, la lente perfecta permitiría una resolución no limitada por la longitud de onda de la luz empleada.

Es cierto que con un microscopio podemos ver objetos muy pequeños; pero jamás aquellos menores que la longitud de onda de la luz con la que los enfocamos. Con la lente perfecta, en cambio, podrían verse cosas incluso cosas menores que dicha longitud de onda (de un micrón aproximadamente), por ejemplo, esos microorganismos de la sangre de los que hablamos.

Pero, para que la lente perfecta sea una realidad, se deben conseguir antes unos materiales muy especiales para fabricarla. Más concretamente, metamateriales específicos.

En general, los metamateriales son materiales artificiales con propiedades que no se encuentran en la naturaleza. Se obtienen manipulando a nivel microscópico la estructura de determinados materiales, aunque no su composición.  En este caso, los metamateriales necesarios para fabricar una lente óptica deberían permitir que las ondas de luz pasaran a través de ellos sin consumirse.

Durdu Güney en su laboratorio, en el que él y su equipo trabajan en la creación de un "lente perfecta”. Fuente: Michigan Tech.
Durdu Güney en su laboratorio, en el que él y su equipo trabajan en la creación de un "lente perfecta”. Fuente: Michigan Tech.
Interacción distinta con la luz

Ahora, un equipo de investigadores de la Michigan Technological University de EEUU ha avanzado en esta dirección manipulando finas películas de plata a una escala inferior a la longitud de onda de la luz. De esta manera, han logrado que las ondas lumínicas interactúen con la plata de forma distinta.

En pruebas realizadas, demostraron que la luz pasa a través del nuevo material en lugar de reflejarse hacia fuera. Los científicos escogieron la plata para este fin porque, según explican en un comunicado de la Michigan Technological University, este metal es –junto al aluminio- la mejor opción.

Y, aunque el objetivo todavía no está del todo logrado porque el metamaterial resultante aún tiende a absorber las ondas de luz (algo que es bueno para células solares, por ejemplo, pero no en las anheladas lentes perfectas, ya que esa absorción deteriora las ondas lumínicas), se muestran satisfechos: "Estos resultados abren la posibilidad de revivir los primeros sueños: generar metamateriales 'mágicos' de la nada", señala Durdu Güney, principal autor del trabajo.

Avance previo en España

En nuestro país, también se ha avanzado hacia la consecución de la “lente perfecta”, en concreto en el Centro de Tecnología Nanofotónica de la Universitat Politècnica de València, informó en 2011 la revista Nature Photonics.

Allí, el investigador Javier Martí y sus colaboradores desarrollaron hace unos años el primer metamaterial multicapa de índice negativo a frecuencias del espectro visible que podría servir para la fabricación de dicha lente.

Esta, según los científicos españoles, “permitiría incrementar la capacidad de almacenamiento de sistemas ópticos, diseñar microscopios de alta resolución que permitan ver hasta cadenas de ADN o implementar circuitos cada vez más pequeños en dispositivos electrónicos”.

Referencias bibliográficas:

Mehdi Sadatgol, Şahin K. Özdemir, Lan Yang, Durdu Ö. Güney. Plasmon Injection to Compensate and Control Losses in Negative Index Metamaterials. Physical Review Letters (2015). DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.035502.

Costas M. Soukoulis, Martin Wegener. Past achievements and future challenges in the development of three-dimensional photonic metamaterials. Nature Photonics (2011). DOI: 10.1038/nphoton.2011.154.


Lunes, 20 de Julio 2015
Marta Lorenzo
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