Brasil podr\u00e1 en poco tiempo m\u00e1s dar un salto tecnol\u00f3gico en la producci\u00f3n de l\u00e1seres. La novedad est\u00e1 en un cristal utilizado en la generaci\u00f3n del haz de luz desarrollado por investigadores del Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos (IFSC) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP). Esta pieza es el coraz\u00f3n de los instrumentos de l\u00e1ser y podr\u00e1 catapultar al pa\u00eds hacia la entrada al selecto grupo de naciones fabricantes de componentes empleados en aparatos compactos de alto inter\u00e9s comercial. Este tipo de equipo se utiliza en cirug\u00edas oftalmol\u00f3gicas, tratamientos dentales y otras aplicaciones m\u00e9dicas, tales como el retiro de huellas en las expresiones faciales y tatuajes. “Nuestras investigaciones abren espacio para la producci\u00f3n nacional de l\u00e1seres compactos”, afirma el f\u00edsico Luiz Ant\u00f4nio de Oliveira Nunes, coordinador del Laboratorio de L\u00e1seres y Aplicaciones (LLA) del IFSC.<\/p>\n
Para hacerse una idea acerca de la importancia de la investigaci\u00f3n realizada en S\u00e3o Carlos, es necesario entender que un l\u00e1ser -palabra formada por el acr\u00f3nimo en ingl\u00e9s de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, o amplificaci\u00f3n de luz por emisi\u00f3n estimulada de radiaci\u00f3n- est\u00e1 constituido por un medio activo (en este caso un cristal, pero puede ser un gas o un l\u00edquido) adaptado a una cavidad \u00f3ptica (el espacio existente entre dos espejos, donde la luz se confina y pasa varias veces por el cristal) donde se produce la generaci\u00f3n de luz.<\/p>\n
Para ello es necesario que el medio activo reciba una energ\u00eda de una fuente externa, como puede ser una l\u00e1mpara de flash u otro l\u00e1ser (de diodo, que es menor y m\u00e1s barato). Cuanto mayor es la capacidad de absorci\u00f3n y conversi\u00f3n de la energ\u00eda luminosa de la fuente externa de luz l\u00e1ser, m\u00e1s eficiente es el medio activo. En el caso del l\u00e1ser desarrollado por los cient\u00edficos de la USP, el cristal es una fibra monocristalina. Esto significa que \u00e9sta no es un agregado de peque\u00f1os cristales como en el caso de las cer\u00e1micas, por ejemplo. Se trata de un solo grano crecido en tres dimensiones. Para obtener el cristal, los investigadores emplearon compuestos qu\u00edmicos con \u00f3xidos de los minerales itrio, neodimio y vanadio que reaccionan entre s\u00ed y componen la f\u00f3rmula YVO4:Nd3+.<\/p>\n
“La fibra monocristalina con formato de cilindro y que mide aproximadamente de 0,5 mil\u00edmetro de di\u00e1metro y 1 mil\u00edmetro de longitud puede sustituir a los llamados cristales\u00a0bulk<\/em>\u00a0-piezas mayores obtenidas mediante t\u00e9cnicas de crecimiento de cristales sofisticadas y de alto costo- utilizados normalmente para la producci\u00f3n de aparatos de l\u00e1ser compactos”, explica la qu\u00edmica Andrea Simone Stucchi de Camargo, del equipo de investigadores. Ambos materiales, la fibra y el cristal\u00a0bulk<\/em>, tienen propiedades \u00f3pticas, f\u00edsicas y mec\u00e1nicas id\u00e9nticas: difieren \u00fanicamente en el tama\u00f1o.<\/p>\n “Nuestro trabajo consisti\u00f3 en el estudio de las caracter\u00edsticas \u00f3pticas y de comportamiento de los iones activos en esa fibra para optimizar los procesos de absorci\u00f3n y de emisi\u00f3n de luz”, comenta Andrea. El l\u00e1ser con la fibra emite un haz de luz en la regi\u00f3n del infrarrojo, con una longitud de onda de 1.064 nan\u00f3metros (nm), que corresponde a una frecuencia invisible. Adaptado a otro tipo de cristal, este l\u00e1ser duplica la frecuencia a 532 nm, y presenta luminosidad verde.<\/p>\n Cooperaci\u00f3n fundamental “Tardamos cuatro a\u00f1os para obtener un buen resultado.”Al margen de su menor tama\u00f1o, una de las ventajas de la fibra monocristalina en comparaci\u00f3n con los cristales\u00a0bulk<\/em> consiste en que su producci\u00f3n es mucho m\u00e1s r\u00e1pida y m\u00e1s barata. Las fibras est\u00e1n listas en minutos o en horas, en tanto que el\u00a0bulk<\/em> tarda d\u00edas o semanas para alcanzar su tama\u00f1o ideal. Para su obtenci\u00f3n los investigadores recurrieron a un proceso denominado Crecimiento Pedestal por Calentamiento de L\u00e1ser, conocido en ingl\u00e9s como Laser Heated Pedestal Growth Technique (LHPG).<\/p>\n “Esta t\u00e9cnica era conocida desde hace algunos a\u00f1os, pero nadie hab\u00eda logrado desarrollar una fibra como la nuestra con las caracter\u00edsticas ideales del cristal\u00a0bulk<\/em>“, comenta Andrea. “Este cristal es muy dif\u00edcil de obtener porque durante el crecimiento frecuentemente aparecen defectos estructurales”. El proceso LHPG tarda alrededor de 40 \u00f3 50 minutos para hacer crecer una fibra de aproximadamente 3 cm. “Desarrollamos el equipo para el crecimiento de la fibra con recursos de la FAPESP. Lo que puedo decir es que tiene mejores resultados que los existentes en muchos otros pa\u00edses”, afirma el f\u00edsico Jos\u00e9 Andreeta.<\/p>\n El car\u00e1cter in\u00e9dito de la investigaci\u00f3n redund\u00f3 en la difusi\u00f3n de art\u00edculos en publicaciones cient\u00edficas internacionales, como es el caso de la revista\u00a0Optics Letters<\/em>, en enero de este a\u00f1o. En febrero, el trabajo tambi\u00e9n fue objeto de un reportaje publicado en la revista estadounidense\u00a0Photonics Spectra<\/em>, especializada en el \u00e1rea comercial de l\u00e1seres. Pero la mayor prueba del \u00e9xito de este trabajo, de acuerdo con los investigadores, fue la presentaci\u00f3n de los resultados en la Conference on Lasers and Electro Optics (Cleo2003) realizada en la ciudad de Baltimore, Estados Unidos, en junio del a\u00f1o pasado.<\/p>\n “Mi presentaci\u00f3n despert\u00f3 un gran inter\u00e9s, tanto es as\u00ed que el investigador estadounidense Steve Payne, uno de los m\u00e1s reputados del \u00e1rea, me invit\u00f3 a repetir la presentaci\u00f3n en los Lawrence Livermore National Laboratories, un centro de investigaciones sobre temas de seguridad nacional con sede en el estado de California”, comenta Andrea.Pese al \u00e9xito y a la viabilidad comercial del equipamiento -que a\u00fan requerir\u00e1 nuevos desarrollos antes de salir al mercado-, el grupo todav\u00eda no ha solicitado la patente del dispositivo ni la de la fibra monocristalina. As\u00ed y todo, ha entablado conversaciones con empresarios interesados en industrializar y vender la novedad.<\/p>\n El pr\u00f3ximo reto de los cient\u00edficos del Laboratorio de L\u00e1seres y Aplicaciones consistir\u00e1 en el estudio de una cer\u00e1mica transparente compuesta de titanato de plomo, lantanio y zirconio, llamada PLZT, que se usar\u00e1 como medio activo para la generaci\u00f3n de l\u00e1ser. Esa cer\u00e1mica es conocida desde los a\u00f1os 1960 por sus propiedades el\u00e9ctricas, pero hasta hace poco tiempo no exist\u00eda una preocupaci\u00f3n en estudiar sus propiedades \u00f3pticas. El inter\u00e9s en este nuevo material radica en que, una vez dominado el proceso de su fabricaci\u00f3n, ser\u00e1 m\u00e1s barata y m\u00e1s r\u00e1pida su elaboraci\u00f3n que la de los cristales. Asimismo, no habr\u00e1 limitaciones de tama\u00f1o -ni los cristales\u00a0bulk<\/em> ni las fibras monocristalinas pueden crecer en proporciones muy grandes, al contrario que la cer\u00e1mica, que puede en principio fabricarse en cualquier dimensi\u00f3n.<\/p>\n Los proyectos<\/strong><\/p>\n Crecimiento y Evaluaci\u00f3n de las Propiedades F\u00edsicas de Fibras Monocristalinas Preparadas en Atm\u00f3sferas Controladas<\/em> Espectroscopia \u00d3ptica de Fibras Monocristalinas<\/em>
\n<\/strong>La fibra en su formato bruto fue desarrollada por el Grupo de Crecimiento de Cristales del mismo IFSC, bajo la supervisi\u00f3n del f\u00edsico Jos\u00e9 Pedro Andreeta. “Nosotros preparamos el material, pero no sab\u00edamos c\u00f3mo medir todas sus propiedades. El trabajo cooperativo con el Laboratorio de L\u00e1seres y Aplicaciones fue fundamental para el \u00e9xito del trabajo”, afirma Andreeta. Las informaciones que intercambiaron los investigadores permitieron perfeccionar la fibra y hacer que se volviese tan eficiente como un cristal\u00a0bulk<\/em> comercial.<\/p>\n
\nModalidad<\/strong>
\nL\u00ednea Regular de Auxilio a la Investigaci\u00f3n
\nCoordinador<\/strong>
\nJos\u00e9 Pedro Andreeta – IFSC\/ USP
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 47.967,60 y US$ 59.919,00<\/p>\n
\nModalidad<\/strong>
\nL\u00ednea Regular de Auxilio a la Investigaci\u00f3n
\nCoordinador<\/strong>
\nLuiz Antonio de Oliveira Nunes – IFSC\/USP
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 36.327,56 y US$ 67.250,00<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Desarrollan un prototipo de l\u00e1ser compacto con una amplia gama de usos comerciales","protected":false},"author":23,"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":[192],"tags":[],"coauthors":[116],"class_list":["post-78087","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78087","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\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=78087"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78087\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=78087"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=78087"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=78087"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=78087"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}