martes, 29 de enero de 2013

Científicos convierten luz en rayo tractor


Un equipo liderado por el Dr. Tomas Cizmar, investigador en la Escuela de Medicina en la Universidad de Saint Andrews, en Escocia, convertido un rayo  láser en un rayo tractir que opera a nivel microscópico.

Los rayos tractores parecen uno de esos elementos de la ciencia ficción que están en el límite de lo que es posible. La idea de un rayo de energía que fluye hacia afuera y que es capaz de atraer cosas es contraria a la intuición, pero los científicos han estado desarrollando cosas que funcionan de forma similar a los rayos tractores desde la década de los 60 y la manipulación de la luz ha sido estudiada desde los 70.

En años recientes, diversas maneras de imitar el rayo tractor de la ciencia ficción han sido investigadas, incluyendo vórtices ópticos, pinzas ópticas, haces de Bessel y ductos ópticos. El proyecto ha sido desarrollado en asociación con el Instituto de Instrumentos Científicos (ISI), y el equipo de Saint Andrews afirma que es la primera vez que un haz de luz ha sido creado para atraer objetos hacia la fuente de luz.

A pesar de que el rayo tractor solo funciona bajo condiciones muy específicas a escala microscópica, involucra un principio que se conoce desde hace siglos, desde que Johannes Kepler dedujo por primera vez que era la presión de la luz lo que empuja la cola de los cometas en dirección contraria al sol.  Esta presión de la luz ya ha sido aprovechada para las velas solares y controles de altitud de satélites, pero el equipo de Saint Andrews encontró una manera de convertir esta presión en una fuerza negativa.

Esta fuerza negativa se produce en un laboratorio montado, por una mezcla de propiedades bastante específicas de la luz y el objeto que es movido. En el experimento de Saint Andrews, un rayo gauissiano (un rayo de luz cuyo perfil es descrito mediante una fórmula matemática gaussiana) es generado por un láser VERDI V5. El haz es dirigido a través de lentes y luego pasa a través de una suspensión de esferas dieléctricas colocadas entre dos cubreobjetos.

El fondo deslizante consiste en  un espejo semitransparente que refleja parte del rayo de vuelta a la fuente. Los haces entrantes y reflejados interfieren entre si y producen una onda estacionara. Con base en las propiedades de las esferas y su ubicación, la onda estacionaria toma una forma tal que la fuerza de la luz empuja las esferas directamente hacia la fuente del láser.

Poniéndolo de forma simple, la onda estacionaria sobre un punto en particular cerca de la fuente de luz interactua con esferas de un tamaño y masa particular de tal manera que las ondas de luz empujan en la dirección "errada". Es algo similar a un bote amarrado a un muelle donde la corriente se aleja del muelle, pero produce remolinos que empujan el bote de vuelta al muelle.

El equipo visualiza una serie de aplicaciones para el rayo tractor en el campo de la fotónica biomédica y otras disciplinas, tales como la clasificación óptica sencilla y económica de macromoléculas, orgánulos o células.





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