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Láseres pulsados: de los relámpagos a la depilación

Christian Coria
15/mar/2017

Desde lo más banal como la depilación láser hasta lo más sofisticado como la simulación de relámpagos para el estudio del medio ambiente, las aplicaciones de láseres pulsados abarcan cada vez más áreas de la ciencia y de nuestra vida, y son objeto de investigación de Mayo Villagrán Muñiz, investigador del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la UNAM, quien ofreció una charla al respecto el pasado martes 7 de febrero en el Instituto de Física.

A diferencia de los láseres que emiten luz de manera continua, los láseres pulsados, como su nombre lo sugiere, emiten luz en forma de pulsos. Estos láseres pueden emitir pulsos de muy corta duración, hasta unos pocos femtosegundos (un femtosegundo equivale a la milbillonésima parte de un segundo), a un ritmo de millones de pulsos por segundo.

Durante su charla Villagrán habló sobre algunos trabajos y estudios que, utilizando láseres pulsados, ha realizado junto con su equipo del Laboratorio de Fotofísica y Películas Delgadas del CCADET, fundado por el mismo investigador en el 2001. Uno de ellos tiene que ver con los relámpagos.

Aunque no sea evidente, los relámpagos son una fuente de contaminación natural. Hace quince años existían dos teorías sobre cómo generan óxido de nitrógeno: una era que se formaba en el canal de descarga y otra, igualmente válida, que se formaba en la onda de choque.

La tarea de Villagrán y su equipo fue discernir cuál de estas dos teorías era correcta. Utilizaron técnicas de espectroscopía e interferometría y sombras para poder medir las altísimas temperaturas tanto en la onda de choque como en el canal de descarga, así como las presiones muy altas que se alcanzan. Con estos datos hicieron modelos químicos que predijeron el porcentaje de óxidos nitrosos que se producen en cada lugar. La conclusión a la que llegaron es que el 98.5 % de estos óxidos se producen en el canal de descarga.

Otra de las actividades que se llevan a cabo en el laboratorio a cargo de Villagrán es la creación de nanopartículas que tienen aplicaciones en medicina, por ejemplo, en pruebas con ratones en las que se ha demostrado que pueden hacer retroceder el mal del Parkinson. “Si queremos saber qué dosis hay que darle al ratón tenemos que saber, de todo lo que le inyectamos, cuánto le llega al cerebro, entonces tenemos que abrir el cerebro y buscar cuántas moléculas hay de esas”, dice Villagrán.

Para esto se usa una técnica llamada Raman estimulada que consiste en introducir las nanopartículas en el cerebro, las cuales se 'funcionalizan' con la droga inyectada, es decir, se modifican químicamente; luego, las nanopartículas son excitadas con un láser y esto genera una señal que permite encontrar las moléculas de la droga para así detectar la dosis adecuada para los ratones.

Otra de las aplicaciones de los láseres pulsados de la que habló Mayo Villagrán durante su charla fue la propulsión láser.

“Poner un kilo en órbita cuesta 10 mil dólares, de los cuales nueve mil novecientos noventa y nueve son para materiales combustibles, básicamente el oxígeno que se quema. Si tuviéramos láseres grandes en la Tierra y les pegáramos a las naves con estos, estas podrían subir por acción y reacción”.

Aunque parece ciencia ficción, actualmente existen congresos cada dos años de estos temas, en los cuales se hacen competencias entre estudiantes de ingeniería y física para hacer volar naves con propulsión láser.

Los láseres pulsados pueden utilizarse también para emitir sonidos, esto se conoce como fenómeno fotoacústico, y consiste en pegarle a la materia con pulsos de luz lo cual genera un sonido. Esta técnica sirve para hacer tomografías, por ejemplo, la ventaja de que sea fotoacústica es que la radiación ionizante no es dañina para el ser humano. “Una mujer podría hacerse una mamografía por día, por ejemplo”, comenta Villagrán.

Para entender bien cómo funciona el láser pulsado para la depilación, el equipo de Villagrán también ha construido máquinas caseras de depilación. Con ellas, lanzan un pulso de luz que interacciona con el vello, el cual, al contener melanina, absorbe la energía lumínica transformándola en calor. Esto provoca la destrucción del bulbo piloso (que es el abultamiento en donde termina la raíz del vello), y elimina el vello.

“En el laboratorio la colaboración entre el grupo es muy buena porque surgen nuevas ideas, compartimos experiencias, habilidades y equipo y ustedes van a ser los investigadores del futuro, vengan que los necesitamos”, concluyó Villagrán a manera de invitación para los estudiantes.

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Página de Mayo Villagrán en el CCADET:

Dr. Mayo Villagrán Muniz