Luz en todas partes

La luz juega un papel importante para todos los organismos vivos de este planeta. De día, la luz del Sol es nuestra principal fuente de iluminación. De noche, la luz proveniente de otros objetos astronómicos no es suficiente para ver con claridad, al menos para los humanos; de ahí la necesidad de desarrollar otro tipo de fuentes de luz. Sin embargo, la humanidad no solo ha desarrollado dispositivos para iluminar, sino que también utilizan otras propiedades de la luz en diferentes actividades. En este año 2015, dedicado entre otras cosas a la luz y a las tecnologías basadas en ella, es importante mencionar algunas de las áreas donde la luz se está utilizando o en un futuro cercano se utilizará.

Colores en un CD, It's a CD kind of thing, por Sally_Wareing, en flickr.com

Colores en un CD, It’s a CD kind of thing, por Sally_Wareing, en flickr.com

Para empezar, en las cuestiones de entretenimiento masivo, ya es común contar con salas de cine, en ciertas ciudades, donde se proyectan películas en 3D; esto quiere decir que la imagen proyectada la perciben los espectadores como si tuviera volumen. Para lograr este efecto, el espectador debe utilizar un par de anteojos especiales, no son lentes en el sentido de que no modifican la imagen proyectada. Solo seleccionan una componente de una propiedad de la luz conocida como polarización. Así, un ojo del espectador capta un tipo de polarización y el otro ojo otro tipo. Cada polarización lleva imágenes ligeramente diferentes, para que el cerebro las interprete como con profundidad.

Para continuar con dispositivos utilizados en el entretenimiento, pero ya más personalizado está la reproducción de música o películas. Hasta hace pocos años era común que ambas cosas se encontraran registradas en elementos conocidos como discos compactos (CD) o en videodiscos (DVD o Bluray). Para su reproducción se requiere de un aparato adecuado, que esencialmente es un dispositivo que utiliza luz de un laser para lograrlo. Un laser es una fuente de luz cuya emisión es de un solo color y tiene una alta direccionalidad. Sin embargo, actualmente la reproducción de música o de películas requiere que uno tenga un dispositivo que se pueda conectar a internet para que desde un sitio o aplicación adecuado sea posible escoger lo que quiere escuchar o ver. Internet es un recurso que utiliza varios dispositivos ópticos, o sea que usan luz. El principal elemento que hace que actualmente podamos utilizar internet, o un teléfono inteligente, con todos sus recursos es algo llamado fibra óptica: hilo de vidrio donde se propaga luz a grandes distancias sin sufrir pérdidas. Utilizar luz para las comunicaciones incrementó, en primer lugar, la velocidad a la que podemos enviar esta información, y en segundo lugar, la cantidad de información que es posible enviar en un solo cable.

Las pantallas son otros elementos que han sido revolucionados con los dispositivos ópticos. Actualmente la mayoría de las pantallas, de televisores, teléfono y tabletas, utilizan tecnología de cristales líquidos, diodos emisores de luz (LED’s) o diodos orgánicos emisores de luz (OLED’s). Las ventajas de estas nuevas pantallas están su menor volumen, consumen menos potencia eléctrica y pueden ser, lo que se llama, amigables con el ambiente. Este tipo de pantallas se utilizan además en muchos otros aparatos, como aviones, equipo médico, automóviles, etcétera.

Delgada película de jabón, tomada de http://www.anima- tions.physics.unsw.edu.au/jw/light/soap-bubbles.htm

Delgada película de jabón, tomada de http://www.anima- tions.physics.unsw.edu.au/jw/light/soap-bubbles.htm

El almacenamiento de datos es otra área que ha sido impactada con el uso de la luz. Un CD puede almacenar 700 megabits (700000000) de datos, mientras que un DVD puede almacenar aproximadamente siete veces más información que el CD y el bluray puede almacenar cinco veces más información que un DVD. Todo esto debido a que se utiliza luz con menor longitud de onda, o sea con mayor energía para digitalizar la información. Recordemos que la luz roja es de menor energía que la luz azul, esto en la parte visible del espectro. De igual forma, la electrónica se ha beneficiado con el desarrollo de fuentes de luz eficientes de alta energía lo cual ha permitido que cada vez, en menor espacio, se puedan colocar más dispositivos electrónicos, y por lo tanto, se puedan tener dispositivos que realicen procesos complejos que consuman poca potencia y ocupen muy poco volumen. En consecuencia se tienen computadoras, teléfonos y otros dispositivos electrónicos con gran desempeño que son compactos y a costos accesibles. Un método particular de guardar información en un espacio pequeño se conoce como holografía y ésta se utilizada para crear sellos de seguridad o autenticidad ya que no es posible replicarlos fácilmente.

En el diagnóstico y tratamiento de ciertas enfermedades los dispositivos basados en luz tienen una gran importancia. Los microscopios son esenciales para determinar componentes en sangre, por ejemplo. A estos microscopios se les han agregado otros elementos que permiten obtener fenómenos, en las muestras observadas, como fluorescencia o emisión Raman y ser así más precisos para el diagnóstico y tratamiento de pacientes. El uso de fibras ópticas permite observar el interior del cuerpo y determinar con precisión dónde están localizadas las regiones enfermas. El uso de técnicas digitales para obtener imágenes permite que se tenga la ventaja de analizarlas en tiempo real, realzar detalles y reducir la cantidad de exposición a luz. En odontología es posible utilizar láseres para eliminar la parte dañada de los dientes con gran precisión. También se utiliza luz en la región azul y ultravioleta del espectro para colocar recubrimientos a los dientes que los protejan y en el blanqueado de estos. La luz de un láser puede ser utilizada como bisturí en ciertas cirugías que además actúa como sutura y permite una rápida cicatrización. Finalmente podemos decir que la luz es muy importante en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades cancerosas. Para que un tratamiento sea efectivo en este tipo de enfermedades, es necesario un diagnóstico temprano y certero de éstas, por lo que sistemas de imágenes que utilizan rayos X o tomografía computarizada son herramientas importantes. Técnicas basadas en obtener imágenes a distintos colores en ciertos tejidos son actualmente utilizadas para detectar cáncer. Irradiar con luz ultravioleta sangre potencializa su capacidad de lucha contra el cáncer. Algunas drogas se pueden activar selectivamente para destruir células cancerosas mediante luz. Con luz también es posible eliminar algunos tumores o destruirlos. La tecnología pronto llegará a que en forma de píldora se introduzca una cámara y sensores que puedan enviar imágenes en su trayecto del interior de la persona que la ingirió para ser analizadas por los médicos. También es posible pensar en que pronto se pueda hacer un diagnóstico sin necesidad de que el paciente acuda a un hospital ya que portaremos sensores que envíen la información vía un teléfono inteligente al especialista adecuado.

Finalmente, la luz la podemos convertir en energía eléctrica. Esto es posible al utilizar materiales semiconductores que convierte la luz solar en energía eléctrica, ya sea para uso inmediato o para almacenarla. Esto permite independizarnos de las fuentes de energía no renovables y también reducir la cantidad de contaminantes producidos en estos procesos. Por supuesto que todavía hay mucho por hacer, mejorar y descubrir, pero siempre habrá alguna luz que nos guie por el camino adecuado.

diturbe@inaoep.mx