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  • Investigación y Ciencia
  • Abril 2015Nº 463
Panorama

Física

Una cámara acorazada óptica

Un nuevo dispositivo basado en la refracción cónica permite atrapar macropartículas mediante un haz de luz.

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Desde finales de los años setenta del siglo pasado, se han ido desarrollando técnicas ópticas de captura y transporte tanto de átomos individuales como de partículas microscópicas. Pensemos en la «pinza óptica», esto es, el efecto que se produce cuando un haz de luz muy focalizado atraviesa una partícula y esta queda atrapada en el punto focal. Esta técnica se encuentra hoy en día en un estado muy avanzado de desarrollo, pero tiene el inconveniente de que solo permite capturar partículas extremadamente pequeñas, del tamaño de un micrómetro o menos (para atrapar partículas de mayor tamaño se necesitarían intensidades tan elevadas que podrían llegar a quemarlas).

¿Cómo podríamos manipular cuerpos más voluminosos? A lo largo del último decenio se ha llevado a cabo un gran avance en el estudio de una alternativa para la manipulación óptica. Nos referimos a la fotoforesis. Conocida desde el siglo XIX, esta puede entenderse de una manera sencilla: cuando un haz de luz alcanza una partícula, esta absorbe parte de la energía lumínica, se calienta y empieza a radiar calor hacia el entorno; cuando las moléculas del gas o líquido del medio reciben este calor, incrementan su energía cinética (se agitan más fervientemente) y empiezan a intercambiar momento lineal con la partícula en forma de pequeños golpes, de tal manera que esta es empujada en el sentido que la aleja de la fuente de luz.

Botellas ópticas
Imaginemos que nuestra partícula fuera iluminada de manera simétrica en todas las direcciones. En este caso, el momento lineal comunicado a la misma por parte del medio sería también simétrico en todas las direcciones y esta quedaría confinada en una región del espacio. No obstante, para que esto suceda, el haz de luz debería abrirse y cerrarse sobre sí mismo, generando un hueco. Los haces que presentan este curioso comportamiento se denominan botellas ópticas.

Pero generar una botella óptica no es tan sencillo. En primer lugar, se requiere un ajuste extremadamente preciso de los haces. Suelen utilizarse dos láseres contrapropagantes, es decir, que viajan en la misma dirección pero en sentidos opuestos, de tal manera que su interferencia resulta destructiva en un único punto del espacio.

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