Nanoantenas Ópticas. Más allá del límite de difracción.


Según la física clásica, no es posible focalizar la luz más allá de cierto límite.

Sin embargo, en el Instituto de Ciencias Fotónicas han conseguido una herramienta que concentra la luz en un punto 10 veces menor que lo que permite la más perfecta de las lentes. ¿Ciencia ficción? No. Es una realidad.

Es un ejemplo más de que las obsoletas leyes de la física Newtoniana ya no sirven como límite para el desarrollo de nuevas tecnologías y avances científicos sin precedentes.

Hablamos en este caso, de las Nanoantenas Ópticas, un objeto que abre las puertas de diversas aplicaciones. De hecho, el punto de luz ultraconcentrada se ha utilizado ya para atrapar bacterias sin dañarlas.

Oficialmente, la física imponía un límite infranqueable a la luz: se pensaba que era imposible focalizarla a una dimensión menor que una fracción de su longitud de onda. Este umbral se denominaba el límite de difracción, y oficialmente se considera infranqueable.  Este límite, explica por qué un telecopio óptico no puede ver objetos infinitmente pequeños. Así mismo determinaba, la seción mínima que debe tener una fibra óptica para guiar una señal luminosa.

Hasta ahora, se pensaba que nunca podría explorarse, por medios ópticos, la materia a una escala muy inferior al límite de la difracción. El mundo nanométrico quedaba pues excluído de esa exploración.

Con las Nanoantenas ópticas , este límite de la física clásica, ha quedado revocado de forma taxativa, por lo que nos enfrentamos a una nueva era en el mundo de los avances físicos.

El trabajo del ICFO (Instituto de Ciencias Fotónicas), se centra en la interacción entre la luz, y cantidades ínfimas de materia (una o pocas moléculas).La comprensión y optimización de esa interaccción allanarán el camino hacia el desarrollo de nanoláseres, sensores ultracompactos y ultra-sensibles y otra nanoherramientas. Los expertos en Nanoóptica se afanan por encontrar nuevas vías de manipular la luz por debajo del límite de difracción.

Nanoantenas de Radio.

Al igual que las nanoantenas ópticas, se están estudiando  Nanoantenas de Radio, que permitirían interferir en la comunicación de llos impulsos de radiofrecuencia de determinados tejidos celulares. El primer éxito, se ha conseguido, diseñando estructuras de nanoantenas, con estructuras 100.000 veces inferiores a las antenas de radio tradicionales. De esta forma se consiguen las condiciones favorables de resonancia.

La idea parece sencilla, pero la miniturización de una antena, entraña cierta dificultad.El comportamiento del metal que compone las barras cambia mucho cuando se modifica la frecuencia de la radiación con la cual interacciona. Cuando ésta se halla en el rango de las frecuencias de radio, los metales parecen conductores perfectos. En cambio, cuando las frecuencias son ópticas, el metal sufre una poderosa absorción, con importantes pérdidas por calentamiento y con la consiguiente merma del rendimiento de la antena.

Resonancia plasmónica.

Para evitar el problem citado “ut supra”, se ha utilizado un metal con notables propiedades óptica: el oro. Ls nanoestructurass de metales nobles (como el oro y la plata) dan lugar a la resonancia plasmónica.

Combinando la idea de antena con conceptos de óptica plasmónica, han diseñado una antena óptica de una micra de longitud, superando de forma sustancial el límite de difracción.

El dispositivo abre múltiples oportunidades, en los campos de la medicina, la óptica y la radiofrecuencia.

En palabras de Román Quidant, del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona, por ejemplo,

Hemos utilizado la nanofuente de luz a modo de nanopinza óptica para atrapar una bacteria viva.

Por otra parte, un reciente estudio realizado por la Universidad de Rice, pone de relieve, de forma inequívoca la capacidad de curvatura de las frecuencias de radio, mediante el uso de nanoantenas de radiofrecuencia que igualmente sorprende por su reciente aparición: Abril de 2009. Dejamos aquí el enlace y la presentación técnica por si fuera del interés del lector. http://www.owlnet.rice.edu/~jmm2/Nanotecnologia.ppt

Para todos aquellos que esten interesados en el estudio de la Resonancia Plasmónica, las Nanoantenas y la Radiofrecuencia diferencial, recomendamos la lectura de la siguiente bibliografía:

Título-Autor.
Advances in Magnetic Resonance in Food Science (Belton)  
Applications of Vibrational Spectroscopy in Pharmaceutical Research and Development (Pivonka)  
Atlas of Plastics Additives: Analysis by Spectrometric Methods (Hummel)  
Biomedical Vibrational Spectroscopy (Lasch)  
Computational Methods for Mass Spectrometry Proteomics (Eidhammer)  
Correlation Spectroscopy of Surfaces, Thin Films, and Nanostructures (Berakdar)  
Course Notes on the Interpretation of Infrared and Raman Spectra (Mayo, Miller, Hannah)  
Determination of Chemical Elements in Food (Caroli)  
Encyclopedic Handbook of Integrated Optics (Iga)  
Essential Oils: Analysis by Capillary Gas Chromatography and Carbon 13 NMR Spectroscopy, 2nd edition (Kubeczka)  
Foundations of Image Science (Barrett)  
Fundamentals of Contemporary Mass Spectrometry (Dass)  
GC/MS: A Practical User’s Guide, 2nd edition (McMaster)  
Glass: Mechanics and Technology (Bourhis)  
Handbook of GC/MS: Fundamentals and Applications, 2nd edition (Hubschmann)  
Handbook of Infrared Spectroscopy of Ultrathin Films (Tolstoy)  
Handbook of Spectroscopy • 2 Volume Set (Gauglitz and Vo-Dinh)  
High Resolution Continuum Source AAS: The Better Way to Do Atomic Absorption Spectrometry (Welz, Becker-Ross, Florek, Heitmann)  
Identification of Essential Oil Components by Gas Chromatography/Mass Spectrometry (Adams)  
Identification of Microorganisms by Mass Spectrometry (Wilkins)  
Image Analysis of Food Microstructure (Russ)  
Imaging and Image Analysis Applications for Plastics (Pourdeyhimi)  
Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications, 2nd edition (Barsoukov and Macdonald)  
Infrared and Raman Spectroscopic Imaging (Salzer)  
Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications (Stuart)  
Introduction to Analytical Atomic Spectrometry (Evans)  
Introduction to Mass Spectrometry: Instrumentation, Applications and Strategies for Data Interpretation, 4th edition (Watson)  
In Vivo NMR Spectroscopy: Principles and Techniques, 2nd edition (de Graaf)  
IR and Raman Spectroscopy: Fundamental Processing w/ CD-ROM (Wartewig)  
LC/MS: A Practical User’s Guide (McMaster)  
Liquid Chromatography—Mass Spectrometry: An Introduction (Ardrey)  
Magnetic Resonance Imaging in Food Science (Hills)  
Magnetic Resonance in Food Science (Webb, Belton, Gil, Delgadillo)  
Magnetic Resonance in Food Science: The Multivariate Challenge (Englesen)  
Mass Spectra of Designer Drugs CD-ROM (Roesner)  
Mass Spectra of Geochemicals, Petrochemicals and Biomarkers CD-ROM (De Leeuw)  
Mass Spectra of Organic Compounds CD-ROM (Yarkov)  
Mass Spectra of Volatile Compounds in Food CD—2nd edition  
Mass Spectrometry Analysis for Protein-Protein Interactions and Dynamics (Chance)  
Mass Spectrometry in Drug Discovery (Rossi)  
Mass Spectrometry in Drug Metabolism and Pharmaceutics (Romanthaw)  
Mass Spectrometry: Instrumentation, Interpretation, and Applications (Ekman)  
Mass Spectrometry of Inorganic and Organometallic Compounds: Tools, Techniques, Tips (Henderson and McIndoe)  
Mass Spectrometry of Polymers (Montaudo)  
Mass Spectrometry: Principles and Applications, 3rd edition (de Hoffmann)  
Medical Image Processing, Reconstruction and Restoration: Concepts and Methods (Jan)  
Modern Raman Spectroscopy: A Practical Approach (Smith)  
Molecular and Colloidal Electro-Optics (Stoyloy)  
Nanophotonics (Prasad)  
Near-Infrared Spectroscopy: Principles Instruments Applications (Siesler et al)  
Nematic and Cholesteric Liquid Crystals: Concepts and Physical Properties (Oswald)  
Neutron Radiography: Proceedings of the Eighth World Conference (Arif)  
NMR Imaging in Chemical Engineering (Stapf)  
NMR Spectroscopy: Data Acquisition 2nd edition w/ CD-ROM (Schorn and Taylor)  
NMR Spectroscopy Explained (Jacobsen)  
NMR Spectroscopy: Modern Spectral Analysis w/ CD-ROM (Weber and Thiele)  
NMR Spectroscopy of Polymers (Hatada and Kitayama)  
NMR Spectroscopy: Processing Strategies 2nd edition w/ CD-ROM (Bigler)  
NMR 3D Analysis Photopolymerization (Fatkullin et al)  
Nuclear Spin Relaxation in Liquids: Theory, Experiments and Applications (Kowalewski)  
Opto-Mechanical Systems Design, 3rd edition (Yoder)  
Organic Light-Emitting Devices: Synthesis, Properties and Applications (Mullen)  
Organic Light-Emitting Materials and Devices (Li)  
PACS and Imaging Informatics: basic Principles and Applications (Huang)  
Pharmaceutical and Medical Applications of Near-Infrared Spectroscopy (Ciurczak)  
Pharmaceutical Applications of Raman Spectroscopy (Sasic)  
Pharmaceutical Excipients: Characterization by IR, Raman, and NMR Spectroscopy (Bugay)  
Practical Gamma-Ray Spectrometry (Gilmore)  
Practical Guide to Understanding the NMR of Polymers (Mirali)  
Practical NMR Relaxation for Chemists (Bakhmutov)  
Practical Spectroscopy in Agriculture and Food Science (Posudin)  
Process Analytical Technology: Spectroscopic Tools and Implementation Strategies for the Chemical and Pharmaceutical Industries (Bakeev)  
Protein Sequencing and Identification Using Tandem Mass Spectrometry (Kinter)  
Proteomic Biology Using LC-MS (Takahashi)  
Proteomics Today: Protein Assessment and Biomarkers Using Mass Spectrometry (Hamdan)  
Proton and Carbon NMR Spectra of Polymers, 5th edition (Pham et al)  
Raman Spectroscopy for Chemical Analysis (McCreery)  
Solid-State NMR Spectroscopy: Principles and Applications (Duer)  
Spectra Interpretation of Organic Compounds w/ CD-ROM (Pretsch and Clerc)  
Spectrochemical Analysis Using Infrared Multichannel Detectors (Bhargava)  
Spectrometric Identification of Organic Compounds, 7th edition (Silverstein, Webster, Kiemle)  
Spectroscopy for the Biological Sciences (Hammes)  
Spectroscopy of Pharmaceutical Solids (Brittain)  
Trace Quantitative Analysis by Mass Spectrometry (Boyd)  
Two-Dimensional Correlation Spectroscopy: Applications in Vibrational and Optical Spectroscopy (Noda and Ozaki)  
200 and More NMR Experiments: A Practical Course (Berger and Braun)  
Understanding Mass Spectra, 2nd edition (Smith)  
Understanding NMR Spectroscopy (Keeler)  
Vibrational Spectroscopy for Medical Diagnosis (Diem)  
Vibrational Spectroscopy of Biological and Polymeric Materials (Gregoriou)  
VIVO MR Techniques in Drug Discovery and Development (Beckmann)  
X-Ray Spectrometry: Recent Technological Advances (Tsuji et al)  

Como verán, la Exociencia, no sólo teoriza, sino que comienza a dar resultados, en este caso en el ámbito de la Radiofrecuencia y la óptica.

División de Investigación y Desarrollo del StarVieWerTeam 2009.

12 respuestas para “Nanoantenas Ópticas. Más allá del límite de difracción.”

  1. Aunque nada tenga que ver con el post, una curiosidad que debería ser comprobada. En la web http://www.sky-map.org, en la pestaña DSS, seleccionas Infrared Sky Survey (IRAS), luego pones en el recuadro al lado de la lupa NIBIRU, das a la lupa y selecciona un objeto (coordenadas 9h 48m 29 s). En la parte izquierda se puede alejar o acercar para tener una visión mas global o concreta de lo selleccionado.

  2. No puedo ver el site correctamente. Todas las secciones aparecen desordenadas y como si no tuvieran un formato. Espero que pronto se solucione.

    1. Corsario. Debe ser un problema de tu navegador. Actualmente todo se visualiza correctamente.
      Prueba a revisar tu versión del explorer, oprueba a navegar con mozilla.

      Un abrazo.

    2. Hola! Ya puedo ver correctamente todo, al parecer era el ancho de banda. Todo bien.

  3. Hola equipo; !! Que artículo tan interesante ¡¡ y de nuevo desde mi desconocimiento, pues no tengo ninguna formación científica de ningún tipo (pero me apasionan vuestros post) me pregunto después de leer este ¿significan esto que desarrollando esta tecnología se podrían diagnosticar enfermedades o incluso curar? ¿Se podrían realizar operaciones clínicas hasta ahora imposibles?
    !!! Como me gustaría mirar por una de estas nanofuentes de luz¡¡

    Un saludo para todos.

    1. De hecho, la Medicina holística, está avanzando por ese camino.

      Un saludo.

  4. a proposito de rafapal (dado que NO deja postear y se que por aqui le llegará…)

    tu estas mal. de veras.

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