El director del Centro de Tecnología Nanofotónica de la Universidad Politécnica de Valencia, Javier Martí, ha participado hoy en el ciclo de conferencias “Hacemos ciencia, hablamos de ciencia”, que se celebra hasta el próximo 3 de diciembre en la Ciudad Politécnica de la Innovación. En su intervención, Martí ha hecho un repaso a las diferentes aplicaciones de la nanofotónica en ámbitos tan dispares y relevantes como la Salud o el cambio climático. Asimismo, Martí ha desvelado las claves de cómo la nanofotónica puede contribuir a hacer invisibles los objetos.
¿Qué importancia adquiere hoy en la investigación la nanofotónica?
La nanofotónica es sin lugar a dudas una de las tecnologías del futuro. ¿Por qué? Tiene aplicaciones en sectores industriales y productos habituales en el consumo día a día, digamos que es una tecnología socialmente "pervasiva", penetrante a distintos niveles. Supone unas ventajas importantes frente a otras tecnologías en aspectos que consideramos que son problemas importantes para el futuro: reducir el consumo de energía eléctrica de los equipos electrónicos (PCs, modems, routers, etc), reducir el tamaño de los dispositivos (aprovechando las nanotecnología) y aumentar las velocidades de operación (transmisiones de Gbit/s).
El sueño de la invisibilidad, ¿está más cerca?
Se han demostrado los principios físicos para conseguir la invisibilidad. Sin embargo, todavía hay muchos retos tecnológicos que superar, como es el caso de poder nanoestructurar los materiales en superficies grandes, que dichos materiales nanoestructurados tengan una absorción baja de la energía de la luz, que respondan con las mismas propiedades que les permiten conseguir la invisibilidad (básicamente doblar la luz según se desee) en todo el espectro visible, y que además dichas propiedades no dependan de la dirección por la que incide la luz.
¿Qué importancia adquiere para ello la nanofotónica?
La nanofotónica permite nanoestructurar los materiales para que tengan las propiedades que deseamos a las frecuencias de la luz visible, entre otras bandas de frecuencias.
Pero, explíquenos, ¿cómo podemos hacer invisible un objeto?
Se trata de envolver dicho objeto con un material que tiene la propiedad de doblar la luz que incide en él, de forma que hace que la luz incidente lo rodee y siga en la misma dirección de la que proviene, y por lo tanto que no refleje. Al no reflejarse la luz en un objeto no lo podemos ver, puesto que el ojo humano lo que capta son las reflexiones de la luz en los objetos, y de esta forma, se hacen visibles. Si no se produce reflexión, no son visibles. Es más, la luz incidente que hemos conseguido que rodee el obstáculo y continúe su dirección inicial, puede incidir en otro objeto no recubierto de material invisible, y en este caso si que se reflejaría, volviendo parte de la luz al objeto recubierto con material invisible, incidiendo de nuevo en él y produciéndose de nuevo el efecto de rodearlo hasta llegar al observador. De esta forma veríamos el objeto no recubierto con material invisible a través del objeto recubierto con material invisible.
Hablemos de nanofotónica y salud: qué avances podremos ver en este ámbito gracias a la nanofotónica.
Fundamentalmente, permitirá poder hacer análisis de múltiples parámetros (más de cien) en pocos minutos, con un nivel de sensibilidad de un orden de magnitud superior a los más sensibles que existen actualmente (es en este campo en el que se enmarca el proyecto SABIO, en el que se ha desarrollado un nanosensor que permite detectar precozmente cáncer).
Otra las ventajas que se le asocian a la nanofotónica es su beneficio medioambiental: Nanofotónica contra el cambio climático...
La nanofotónica permite reducir el consumo de energía eléctrica al sustituir chips (o partes de un chip) electrónicos por fotónicos. La eficiencia energética de la fotónica es muy superior a la electrónica, especialmente cuando hablamos de altas velocidades de transmisión de información, puesto que las partículas de la luz, los fotones, no tienen masa, y los electrones sí la tienen. Esto se traduce en que los equipos electrónicos, cuando operan a altas frecuencias o velocidades, su eficiencia energética es muy baja (gran parte de la energía eléctrica no se aprovecha para desplazar los electrones sino que se disipa en forma de calor), además de producir problemas térmicos importantes (evacuación de calor con ventiladores, que a su vez consumen energía eléctrica).
Por último, ¿qué será posible en un plazo de cinco-diez años gracias a la nanofotónica en los ordenadores?
Todo dependerá del crecimiento en velocidad y capacidad de cálculo que se requiera. La estrategia de replicar el número de núcleos que se viene utilizando tiene un límite, como han reconocido los fabricantes de microprocesadores, y son ellos mismos los que más esfuerzos están poniendo en desarrollos con nanofotónica. Para procesadores de altas prestaciones (high performance computing) existe una hoja de ruta que prevé que en unos 8-10 años dichos dispositivos ya tendrán estructuras nanofotónicas en su interior para evitar la limitación en velocidad y reducir fundamentalmente el consumo de energía eléctrica.
¿Cómo el clima terrestre puede afectar el espacial? El pasado septiembre, el Experimento de Ondas Atmosféricas de la NASA registró enormes oleadas en la atmósfera, producidas por el huracán Helene. Esta información es clave para entender cómo estos fenómenos pueden interrumpir satélites y otras tecnologías.
Investigadores de Países Bajos han desarrollado una estrategia de seguimiento de rutas basada en estos insectos para aplicarla en robots ligeros, que pueden así recorrer largas distancias sin necesitar grandes exigencias computacionales.
