{"id":75609,"date":"2002-10-01T10:40:00","date_gmt":"2002-10-01T13:40:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2002\/10\/01\/abismos-de-luz-2\/"},"modified":"2015-07-20T17:18:46","modified_gmt":"2015-07-20T20:18:46","slug":"abismos-de-luz-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/abismos-de-luz-2\/","title":{"rendered":"Abismos de luz"},"content":{"rendered":"
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eduardo cesar<\/span><\/a> Compuestos mesoi\u00f3nicos (polvo rojo): control del paso de la luzeduardo cesar<\/span><\/p><\/div>\n

Ver el mundo en colores es algo tan natural que dif\u00edcilmente nos preguntar\u00edamos c\u00f3mo hace el cerebro para distinguir el azul, el verde o el rojo, los colores primarios que componen todos los otros. La percepci\u00f3n de la luz se produce merced a una sustancia presente en la retina de los ojos, el retinal. Al absorber luz, el retinal sufre una especie de deformaci\u00f3n y entonces es enviado un mensaje al cerebro a trav\u00e9s de los nervios \u00f3pticos. Un fen\u00f3meno parecido sucede con los compuestos mesoi\u00f3nicos, un grupo de sustancias org\u00e1nicas fabricadas de punta a punta – desde el proyecto en computadora hasta la s\u00edntesis – por un grupo de qu\u00edmicos y f\u00edsicos de las Universidades Federal de Pernambuco (UFPE) y de Para\u00edba (UFPB).<\/p>\n

Cuando estos compuestos absorben la luz, pasan por un reordenamiento de las cargas el\u00e9ctricas, que hacen que cambien sus propiedades \u00f3pticas. Los investigadores descubrieron que los compuestos mesoi\u00f3nicos son capaces de absorber dos fotones – part\u00edculas de luz – de una sola vez y mucho m\u00e1s r\u00e1pidamente que otras sustancias dotadas de la misma propiedad. De ese modo, abrieron el camino para el desarrollo de aplicaciones para un material m\u00e1s adecuado que los vidrios o los pol\u00edmeros normalmente empleados en los dispositivos \u00f3pticos, tales como las pel\u00edculas y gafas de protecci\u00f3n contra el rayo l\u00e1ser.<\/p>\n

“Los resultados experimentales comprobaron las previsiones te\u00f3ricas y contamos ahora con compuestos capaces de absorber dos fotones de manera comparable a lo mejor que ya ha sido descrito por otros grupos”, celebra Alfredo Mayall Simas, del Departamento de Qu\u00edmica Fundamental de UFPE, que decidi\u00f3 hace ocho a\u00f1os proyectar compuestos mesoi\u00f3nicos, un tipo de compuestos sintetizados por primera vez en 1935 en Australia. En la computadora, el qu\u00edmico realiz\u00f3 el c\u00e1lculo de 10.584 mol\u00e9culas – formadas por \u00e1tomos de carbono, nitr\u00f3geno, ox\u00edgeno, hidr\u00f3geno y azufre – y seleccion\u00f3 las estructuras m\u00e1s prometedoras. Luego el equipo de Joseph Miller, de la UFPB, sintetiz\u00f3 alrededor de 40, resultando en un polvillo rojo, del color de los ladrillos. Doce mol\u00e9culas ya han sido sometidas a experimentos de \u00f3ptica no lineal, la parte de la f\u00edsica que estudia los fen\u00f3menos \u00f3pticos que dependen de la intensidad de la luz.<\/p>\n

Antes, los compuestos org\u00e1nicos m\u00e1s usados en el \u00e1rea eran los poli\u00e9nicos, formados por \u00e1tomos de carbono conectados entre s\u00ed, alternando conexiones simples y dobles con \u00e1tomos de hidr\u00f3geno. Los compuestos poli\u00e9nicos est\u00e1n formados por cadenas largas, mientras que los mesoi\u00f3nicos son c\u00edclicos (cerrados), en forma de anillo. Simas y Miller resolvieron apostar a los mesoi\u00f3nicos a causa de una de las propiedades de dichas mol\u00e9culas: tienen una densidad electr\u00f3nica distorsionada, con un lado positivo y otro negativo. “Esta caracter\u00edstica hace que esas sustancias tengan naturalmente un estado fundamental del tipo\u00a0push-pull<\/em>, en el cual un grupo de \u00e1tomos empuja y otro sujeta a los electrones, muy importante para los efectos de \u00f3ptica no lineal”, afirma Simas.<\/p>\n

Asimismo, los mesoi\u00f3nicos absorben luz en longitudes de onda menores que los poli\u00e9nicos. “Son m\u00e1s transparentes”, explica el qu\u00edmico de la UFPE. El f\u00edsico Cid Ara\u00fajo, del Departamento de F\u00edsica de la UFPE, que analiza el comportamiento \u00f3ptico de las mol\u00e9culas, completa: “Por presentar mayores no linealidades \u00f3pticas, los compuestos mesoi\u00f3nicos podr\u00e1n tambi\u00e9n usarse en dispositivos basados en l\u00e1seres de menores potencias”.Comparado con el retinal, los compuestos mesoi\u00f3nicos presentan una respuesta m\u00e1s r\u00e1pida. El retinal est\u00e1 presente en los conos, las c\u00e9lulas de la retina que detectan la luz.<\/p>\n

Existen tres tipos de conos: uno es sensible al rojo, el otro al verde y el tercero al azul. Cuando observamos una yema de huevo, los conos sensibles al rojo y al verde (colores que componen el amarillo) env\u00edan se\u00f1ales al cerebro. La detecci\u00f3n de la luz por parte de los conos que resulta en la percepci\u00f3n de los colores es una especie de llave, comparable con los interruptores de corriente utilizados para encender una l\u00e1mpara. El cerebro percebe los colores como una mezcla de los colores primarios, y la se\u00f1al decodificada por \u00e9ste es un reflejo de las diferentes sensibilidades de los conos. El compuesto mesoi\u00f3nico puede usarse como una llave \u00f3ptica, el equivalente a un interruptor que abre y cierra, solo que para permitir el paso de la luz.<\/p>\n

\u00c9sa es una de las principales aplicaciones vislumbradas para los compuestos mesoi\u00f3nicos. El grupo pretende desarrollar pel\u00edculas de dimensiones microm\u00e9tricas (un micr\u00f3n equivale a una millon\u00e9sima parte de un metro), llamadas pel\u00edculas finas, que podr\u00edan usarse no solamente en llaves \u00f3pticas, sino tambi\u00e9n en otros dispositivos para comunicaciones \u00f3pticas y procesamiento de se\u00f1ales.<\/p>\n

El sistema de cierre \u00f3ptico, en el cual se utiliza un haz de luz para enviar mensajes codificados, puede compararse con aqu\u00e9l utilizado antiguamente por los indios americanos, que se val\u00edan de una hoguera y un pa\u00f1o: el mensaje depend\u00eda del n\u00famero de bocanadas de humo que se produc\u00eda. El humo ser\u00eda la luz que se deja pasar – por lo tanto, una luz modulada, transmitida en impulsos. Otra aplicaci\u00f3n son los anteojos de protecci\u00f3n contra l\u00e1ser, en los cuales las pel\u00edculas – a decir verdad, un detector de luz muy sensible – act\u00faan como limitadores \u00f3pticos. Las gafas, revestidas con ese film, se tornar\u00edan oscuras de repente, cuando fueran expuestas al l\u00e1ser, evitando accidentes en los ojos.<\/p>\n

La absorci\u00f3n simult\u00e1nea de dos fotones tambi\u00e9n es usada en el nanoprocesamiento – el manipuleo de dispositivos nanom\u00e9tricos (un nan\u00f3metro equivale a una mil millon\u00e9sima parte de un metro) – de resinas polim\u00e9ricas. Si la luz penetra uniformemente, toda la resina, que es l\u00edquida, se va a endurecer. De lo contrario, focalizando la luz sobre un solo punto, en el cual se dar\u00e1 la absorci\u00f3n de dos fotones, tan solo ese punto ser\u00e1 polimerizado. En mayo, los investigadores de la Universidad de Osaka, Jap\u00f3n, anunciaron un proceso experimental de endurecimiento de resina con aplicaciones biom\u00e9dicas que se vale precisamente de la t\u00e9cnica de absorci\u00f3n de dos fotones.<\/p>\n

“Los mejores compuestos a\u00fan est\u00e1n por llegar”, asegura Simas. En 1996, Simas, junto con su alumno Gustavo Moura y Miller, publicaron un art\u00edculo en la revista holandesa\u00a0Chemical Physics Letters<\/em>, revelando el potencial de los mesoi\u00f3nicos para aplicaciones en \u00f3ptica no linear. Pero, si ya existen dispositivos inorg\u00e1nicos, m\u00e1s resistentes y con id\u00e9nticas funciones, \u00bfpara qu\u00e9 pensar en los org\u00e1nicos? “Aunque tienen un tiempo de vida menor, los mesoi\u00f3nicos re\u00fanen ventajas que compensan el hecho de ser org\u00e1nicos”, explica Ara\u00fajo. “Una de \u00e9stas consiste en que son m\u00e1s f\u00e1ciles de ser perfeccionados que los vidrios o cristales normalmente empleados en los dispositivos \u00f3pticos.”<\/p>\n

El estudio de los mesoi\u00f3nicos se inici\u00f3 en 1935, cuando los qu\u00edmicos australianos Alan Mackney y John Campbel Earl (1890-1978) sintetizaron el primer compuesto de este tipo, bautizado como sidnona, en homenaje a la ciudad de Sidney. En ese \u00e9poca, ellos sustentaron que se trataba de una estructura bic\u00edclica, con dos cadenas cerradas de \u00e1tomos. Quince a\u00f1os m\u00e1s tarde, los investigadores brit\u00e1nicos David Ollis (1925-1999) y Wilson Baker estudiaron nuevamente la estructura de los mesoi\u00f3nicos, y propusieron que se trataba de compuestos arom\u00e1ticos, y no bic\u00edclicos.<\/p>\n

Al contrario que lo que su nombre sugiere, en qu\u00edmica, arom\u00e1ticos no son necesariamente aqu\u00e9llos compuestos con olor. “La aromaticidad es una propiedad asociada a la estabilidad termodin\u00e1mica, mucho m\u00e1s fuerte que la esperada, de ciertas mol\u00e9culas org\u00e1nicas”, recuerda Simas. El t\u00e9rmino surgi\u00f3 a partir de una experiencia realizada en 1825, cuando el cient\u00edfico brit\u00e1nico Michael Faraday (1791-1867) descubri\u00f3 el benceno, al pirolizar (una especie de quema) aceite de ballena. La fragancia t\u00edpica del benceno y sus derivados llev\u00f3 a que dichos compuestos fueran rotulados como arom\u00e1ticos. Hoy en d\u00eda, tal clasificaci\u00f3n tiene un significado qu\u00edmico relacionado con su estructura, es decir, ya no es m\u00e1s vinculada al aroma.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"La s\u00edntesis de mol\u00e9culas que absorben fotones facilitar\u00e1 la producci\u00f3n de pel\u00edculas y dispositivos \u00f3pticos\r\n","protected":false},"author":152,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[466],"class_list":["post-75609","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75609","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/152"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=75609"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75609\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=75609"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=75609"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=75609"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=75609"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}