Cuando era niño veía muchas películas de los años setenta, algunas de ellas eran de ciencia ficción, recuerdo que mostraban criaturas y aparatos fantásticos; hoy algunos de ellos son una realidad. Por ejemplo, los rayos luminosos capaces de mantener en el aire objetos pesados, haces de luz que atraer grandes naves espaciales. No sabía que por aquellos años setenta, Arthur Ashkin, de los Laboratorios de Investigaciones Fisicas Bell, ya realizaba investigaciones serias sobre la capacidad de la luz de agarrar y mover objetos.
Askin se dio cuenta que un rayo de luz podía empujar partículas suspendidas en el agua; mas aun, algunas partículas se mantienen inmóviles en las regiones donde la intensidad de la luz era mayor, de modo que cuando se desplazaba el haz, las partículas eran arrastradas por el rayo luminoso, esta observación es la base de uno de las herramientas de siglo XXI: las pinzas ópticas.
Las pinzas ópticas es un dispositivo capaz de captar y mover, por medio de haces láser, componentes de una milésima de milímetro (un micrómetro); mucho mas pequeño que el grosor de un cabello. El instrumento favorito de tantas películas de ciencia ficción, hoy es un instrumento esencial en las áreas de la investigación como la ingeniería genética y la microcirugiíta, entre otras.
El atrapamiento óptico tiene su origen el principio de la conservación del momento lineal, es decir, la cantidad de movimiento que cualquier cuerpo posee. Por ejemplo, si una bola de billar viaja con cierta velocidad y se impacta de frente con otra, esta a su vez adquierre el momento y la direccion de la primera. Algo similar sucede con los haces de luz, la cual esta compuesta por fotones, las particulas propias de la luz, al ser dirigidas e incidir en otra tipo de materisa se genera su moviento.
Pero las características altamente energéticas de un láser son las que permiten el efecto de las pinzas ópticas, pues una vez que la intensidad crece en el foco de una lente de microscopio, todos los fotones se concentran en un área muy pequeña y arrastran a los diferentes partículas que se encuentran alrededor.
Por medio de pinzas ópticas se agarran y manipulan células individuales vivas, sin tan siquiera tocarlas físicamente. Las investigaciones actuales se centran en atrapar virus o incluso moléculas aisladas, pero se necesitarían unas pinzas ópticas mucho más delicadas. Por medio de los láseres se pueden acomodar las células y realizar finísimos cortes en ellas y después introducir material genético. Adicionalmente, también se pueden usar láseres para armar pequeñas maquinas y hacerlas funcionar por medio de la energía de la luz.
En México existen pocos laboratorio de micro-manipulación óptica, la mayoría realizan investigación básica, que desencadenara en aplicaciones. Por ejemplo, existe un grupo en el Instituto de Fisica de la UNAM, en el grupo de optica del CICESE en Ensenad,a Baja California, existe otro. Mientras que en España, tenemos noticias de un proyecto multinacional del grupo de Nanofotónica del ICFO. Entre otros sitios donde se pueden estudiar y trabajar con las pinzas de luz.
Esos rayos mágicos que aparecían en las viejas películas, hoy por hoy, son parte de la realidad.
Finalmente, para darles una muestra de la capacidad de las pinzas ópticas, les mostraremos un video donde se emplean los haces de luz para hacer un pequeño juego de Tetris. Espero que lo disfruten.
Bajar video.
Más infomracion y videos en este enlace y en este otro link
Película uno: Rotación de una barrita de vidrio usando un interferograma
Película dos: Rotación de un cubo de 2x2x2 esferas de silica
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