Los mosquitos han demostrado ser muy difíciles de erradicar en masa. Y no sólo son molestos ya de por sí por las picaduras que producen, sino también porque son portadores de enfermedades mortales como la malaria, que mata a un niño más o menos cada 43 segundos. El problema llevó al equipo de ingenieros de Intellectual Ventures ha desarrollar un dispositivo capaz de eliminar a los mosquitos de forma directa. Actualmente se encuentran estudiando el coste-efectividad de la implementación de estos dispositivos en África y otras regiones afectadas por la malaria.

Todavía no se puede hablar de que esta sea una solución de éxito garantizando, debido a que todavía no hay noticias sobre el coste, así como los datos relacionados con la seguridad hacia las personas. Pero con las compañías farmacéuticas intentando desesperadamente encontrar una cura definitiva para la malaria, y los científicos intentando descubrir si los propios insectos podrían transmitir una vacuna contra esta enfermedad, hace tener en cuenta que cualquier otro método letal para acabar con las plagas de estos insectos puede valer la pena el intentarlo.

Más información | Wired

El seguimiento de la intersección letal en una demostración el pasado agosto, confirmaba la efectividad del láser aerotransportado a la hora de hacer blanco en un misil en pleno vuelo. En el vídeo que acompaña esta entrada podemos apreciar como un avión modificado del modelo jumbo 747 realizó un seguimiento por láser de un cohete, que tuvo lugar cerca de la isla de San Nicolás frente a las costas de California.

El láser aerotransportado (ABL) ha representado un ambicioso proyecto, que finalmente ha dado sus frutos a pesar de la falta de fondos a causa del alto precio en investigación y desarrollo de este tipo de sistemas de armamentísticos. Pero al menos las recientes pruebas realizadas tal vez puedan proporcionar mejores datos para modelos más eficientes de láseres con energía eléctrica o interceptores de misiles navales.

Por ahora, la fascinación de los militares con las aplicaciones de láseres puede traer posibles aplicaciones civiles, como el interés científico para su uso a la hora de afrontar plagas de insectos entre otras diversas aplicaciones.

Más información | Reuters

Sin embargo, las formas prácticas para generar rayos de terahercio han sido difíciles de encontrar. Los láseres de gas tradicionales pueden operar en la frecuencia correcta, pero son grandes, caros y requieren de un gran consumo en energía. Los láseres de semiconductores (del tipo que encontramos en un reproductor de DVD) son pequeños y baratos, pero difíciles de configurar fuera de un rango espectral limitado, para hacernos una idea, tan sólo hay que considerar el tiempo que fue requerido para llegar de los láseres infrarrojos de los reproductores de CD a los láseres azules de los discos de Blu-Ray.

En 1994, los investigadores de los Laboratorios Bell inventaron un nuevo tipo de láser semiconductor pequeño pero poderoso, llamado láser de cascada cuántica, y en 2002, fue demostrada su capacidad de operar a frecuencias de terahercio. Sin embargo, evaluar con precisión la composición química de un objeto requiere una exposición a un rango continuo de frecuencias, que son absorbidos en diferentes grados.

En un artículo que apareció en la más reciente edición de la revista Nature Photonics, Qing Hu, profesor de ingeniería electrónica del Instituto Tecnológico de Massachusetts, junto a sus colegas de investigación describen el método práctico primario para afinar los láseres de cascada cuántica por terahercio. Es más, el método es un enfoque totalmente nuevo para el ajuste de láseres que podría tener implicaciones en otras muchas tecnologías emergentes.

Un haz de luz que viaja por el espacio puede ser comprendido como una onda, que se ondula hacia arriba y abajo de forma indefinida hasta que golpea con un objeto físico. Pero cuando el mismo haz de luz es limitado, exhibe un patrón de campo electromagnético llamado “modo transversal”. El modo transversal es como otra onda que es perpendicular a la primera, excepto porque muere muy rápido (sus ondulaciones rápidamente se vuelven más pequeñas), ya que se aleja del haz de luz. De hecho, sus ondulaciones mueren tan rápido que se puede considerar simplemente como una ondulación de gran tamaño perpendicular al haz de luz, pero centrada en este.

La nueva técnica de ajuste desarrollada requiere de un tipo especial de láser de cascada cuántica llamado láser de alambre, donde la longitud de onda del modo transversal (la anchura de una gran ondulación) es mayor que el ancho del láser en sí. Llevar un bloque de otro material lo suficientemente cerca para que el láser deforme en modo transversal, provoca a su vez cambios en la longitud de onda de la luz emitida. En los experimentos, los ingenieros encontraron que un bloque de metal acorta la longitud de la onda de la luz, mientras que un bloque de silicio lo alarga. Variando la proximidad de los bloques también varía la amplitud del movimiento.

Los investigadores señalaron que la técnica podría aplicarse también a un nuevo tipo de láseres diminutos que podrían ser utilizados para escalas de detección extremadamente sensible. Normalmente, los láseres de luz visible no pueden ser menores que la longitud de onda que utiliza la luz, pero los investigadores han encontrado la manera de acercarse al límite fundamental mediante el uso de una partícula virtual llamada plasmón, que es como una onda que pasa por una nube de electrones. Además, algunos nuevos tipos de láseres de plasmones también podrían ser sintonizado a través de este tipo de manipulación en sus modos transversales.

En definitiva, esta nueva tecnología permitirá la detección de todo tipo de sustancias químicas, ofreciendo datos relativos a su composición exacta, así como su localización sin necesidad de tener que hacer un registro manual y minucioso. Esto mejorará el tránsito en los puestos de control y la seguridad de aeropuertos, edificios gubernamentales, centrales nucleares, etcétera.

El escáner láser es capaz de registrar 50.000 puntos por segundo, enviando la información obtenida en tiempo real hacia un receptor inter-conectado a un sistema computacional, donde los datos son tratados para su posterior visualización en un entorno en 3D con gran detalle de todas las características visuales del edificio.

La idea de este proyecto de investigación surgió a raíz de la destrucción que los talibanes hicieron de las grandes estatuas de Buda en Bamiyan, Afganistán. A través de las precisas mediciones que se pueden llevar a cabo de los monumentos a través de este dispositivo láser, los ingenieros podrán reconstruir una réplica exacta de cualquier sitio que sufra una destrucción similar a la que sucedió con estos Budas.

Algunas imágenes tomadas por el sistema:

Esta tecnología por otra parte ofrece otras posibilidades, como por ejemplo la creación de una base de datos encaminadas a ofrecer visitas virtuales de los monumentos más impresionantes del mundo, gracias principalmente a la alta definición de gráficos 3D que proporciona el sistema de escaneado láser. Además, la proyección de los edificios regulares con esta tecnología permitiría la construcción de ciudades virtuales increíblemente detalladas. Situándolo en internet, los usuarios podrían recorrer estas ciudades o modelos de acuerdo con los nuevos proyectos de construcción con gran realismo y exactitud.

Más información | The New York Times

Los ingenieros comenzaron el diseño del prototipo a través de un helicóptero de cuatro rotores desarrollado por Ascending Technologies GmbH, al cual le fue implementado nuevos micro sensores y herramientas de reconocimiento, como un novedoso escáner láser combinado con un algoritmo de asignación para ayudar a compensar la falta del GPS para la navegación en las zonas más interiores, donde la señal suele ser muy débil.

El prototipo consiguió ganar la Aerial Robotics Competition 2009, donde realizó un vuelo a través de una ventana y navegó por una zona interior desconocida de forma independiente para encontrar un panel de control que emitía luz intermitente. Gracias a su capacidad para detectar cualquier objeto con las características deseadas, la tecnología ofrecerá aplicaciones muy importantes en operaciones de búsqueda y rescate.

La expansión de la red de carriles bici en las ciudades es bastante reducida, en parte debido al costo que ello supone, alrededor de unos 22.000 euros por cada kilómetro construido. El mero hecho de no contar con una vía específica para este colectivo, implica una mayor inseguridad por parte de los ciclistas que transitan por la carretera, y más si se efectúa desplazamientos nocturnos. Para ello, este útil accesorio garantizará la visibilidad de la bicicleta a través de un proyector que marca continuamente un margen de distancia a ambos lados del ciclista.

Lo más importante es que marca no sólo la presencia de la persona, sino también de la bicicleta, lo que garantiza la visibilidad por parte de los conductores de vehículos para mantener el margen de seguridad y así evitar cualquier atropello accidental, al que desgraciadamente los ciclistas están muy expuestos. Incrementar la seguridad en los desplazamientos nocturnos es muy importante, y esta tecnología, básica en componentes pero avanzada en concepto, puede salvar muchas vidas.

Todavía no se ha especificado cuando el producto podría estar disponible, pero queda claro que han hecho enormes progresos en los últimos meses en su puesta a punto. Las aspiraciones de éxito en ventas están garantizadas, ya son muchas las empresas interesadas en la comercialización de LightLane y con toda probabilidad muy pronto la veremos en el mercado.

Más información: LightLane

Investigadores de la “Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de la Universidad de Harvard”, en colaboración con científicos de “Hamamatsu Fotónica” en Japón, han demostrado por primera vez, un láser en la que la dirección de oscilación de la radiación emitida, conocido como polarización, puede ser diseñado y controlado a voluntad. La innovación abre la puerta a una amplia gama de aplicaciones en la fotónica y en las comunicaciones. La Universidad de Harvard ha presentado una amplia patente sobre la invención.

El proyecto fue llevado a cabo por los estudiantes de posgrado Nanfang Yu y Federico Capasso, junto al profesor de Física Aplicada Robert L. Wallace, y el investigador senior en Ingeniería Eléctrica Vinton Hayes, en colaboración con un equipo de “Hamamatsu Fotónica” encabezado por el Dr. Hirofumi Kan, Director General del Grupo de Láser.

La polarización es una de las principales características de la definición de un rayo láser. Controlarlo, representa un nuevo paso importante hacia la ingeniería del haz del láser con una flexibilidad sin precedentes, adaptados para aplicaciones específicas. Según explica Federico Capasso; “La novedad de nuestro enfoque es que, en lugar de ser llevado a cabo externamente, lo que requiere de voluminosos y costosos componentes ópticos, la manipulación de la polarización del haz se consigue mediante la integración del polarizador directamente en la faceta láser. Esta solución compacta es aplicable a los láseres semiconductores y otros láseres de estados sólidos, desde la comunicación a las longitudes de onda del infrarrojo medio y del espectro teraherciano”.

Las fuentes de luz con un conveniente estado de polarización son útiles para una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, las comunicaciones por satélite utilizan dos polarizaciones ortogonales al doble de la capacidad del canal, así como las fuentes de luz polarizadas circulares son necesarias para la detección de determinadas biomoléculas, además de otros usos de gran relevancia para la criptografía cuántica.

Para lograr los resultados esperados, los ingenieros desarrollaron una estructura metálica, llamada plasmónico polarizador directamente en la faceta de una cascada cuántica (QC) láser. El láser de QC emite una longitud de onda de diez micras (en la parte invisible del espectro conocido como el medio-infrarrojo, donde la atmósfera es transparente). El equipo de investigadores fue capaz de controlar el estado de la polarización, tanto mediante la generación de luz polarizada linealmente a lo largo de un sentido arbitrario como en la luz polarizada circular.

Más información: Universidad de Harvard

En un esfuerzo por prevenir la propagación de la malaria, un grupo de ingenieros han construido un láser que dispara y mata a los mosquitos. La malaria, que es causada por un parásito y transmitida por mosquitos, mata a alrededor de 1 millón de personas cada año.

La lucha contra el mosquito mediante láser fue introducido originalmente por el astrofísico Lowell Wood, en la década de 1980, pero la idea nunca despegó. Más recientemente, el ex ejecutivo de Microsoft, Nathan Myhrvold, resucitó la idea del láser cuando Bill Gates le mostró su interés sobre nuevas maneras de combatir la malaria.

Ahora, el astrofísico Jordin Kare del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore junto a un equipo de ingenieros han desarrollado un dispositivo láser que puede localizar a los mosquitos y matarlos uno por uno. Los desarrolladores esperan que la tecnología pueda utilizarse para crear una barrera láser en torno a una casa o un poblado para eliminar a los insectos. Alternativamente, también se podría aplicar en aviones especialmente equipados con láseres de lucha contra los mosquitos, realizando previamente un seguimiento por radar sobre el grupo de insectos y posteriormente barrer el cielo con el láser durante el vuelo.

Los ingenieros están de sintonización la fuerza del láser de modo que mata a los mosquitos sin dañar a otros insectos o, especialmente, a las personas. El sistema puede distinguir entre machos y hembras por la frecuencia de los movimientos de sus alas, esto puede ser importante, ya que sólo las hembras propagan el parásito.

En los experimentos, el sistema localiza a los mosquitos a través del uso de una lente con un zoom muy potente y el láser efectúa un disparo con gran precisión, recogiendo en una computadora todos los datos relativos al número de abatidos y efectividad. Cuando se alcanza al mosquito, cae al suelo y una fina columna de humo se eleva. El costo probablemente será un obstáculo al principio, sin embargo, se espera que el tiempo pueda ofrecer este sistema anti-mosquitos de forma asequible para el desarrollo de las comunidades con recursos limitados.

La lucha contra el mosquito mediante láser es sólo una de muchas nuevas formas de matar a los insectos portadores de enfermedades, además de la tradicional estrategia de vacunación convencional en humanos. Otras ideas incluyen dispositivos que perturban los sentidos del mosquito, como la vista, el olor y el calor; alimentarlos envenenado la sangre; infectarlos con una bacteria alterada genéticamente, etcétera.

Vía: Wall Street Journal

Un equipo de ingenieros de Princeton en los Estados Unidos, han descubierto un nuevo mecanismo común para hacer materiales electrónicos emisores de rayos láser. El hallazgo podría dar lugar a láseres que funcionan de manera más eficiente y en temperaturas más elevadas que los dispositivos existentes, con aplicaciones desde la vigilancia del medio ambiente a diagnósticos médicos entre otros campos.

“Este descubrimiento proporciona una nueva visión de la física del láser”, según comenta Claire Gmachl, ingeniero en electrónica, y director de la investigación en el Centro MIRTHE de Tecnologías para la Salud y el Medio Ambiente. Este fenómeno fue descubierto en un tipo de dispositivo llamado láser de cascada cuántica, en el que una corriente eléctrica fluye a través de un material especialmente diseñado para producir un rayo láser. El grupo de investigadores descubrió que un láser de cascada cuántica había generado un segundo rayo con propiedades muy inusuales, incluyendo una menor necesidad de consumo eléctrico que el haz de luz convencional.

Los integrantes del equipo de ingenieros que realizaron esta investigación incluyen a Claire Gmachl, profesor de ingeniería y director del proyecto, Kale Franz, quien construyó el láser que puso de manifiesto este nuevo fenómeno y Stefan Menzel que descubrió las propiedades únicas del fenómeno durante una pasantía en la Universidad de Princeton, el verano pasado. El estudio fue publicado en la revista “Nature Photonics” el 14 de Diciembre de 2008.

La luz emitida por un láser difiere fundamentalmente de la luz producida por fuentes comunes, tales como el sol, el fuego, o las lámparas eléctricas. Según el campo de la física llamada electrodinámica cuántica, la luz está compuesta de partículas llamadas fotones. Las fuentes comunes de la luz que emiten fotones están en un orden aleatorio, en contraste, los fotones en un láser están “en sintonía” con los demás. Esta propiedad, denominada coherencia, permite que la luz láser brille en un intenso haz estrecho de un solo color muy puro.

Una manera de producir un haz de láser es pasar una corriente eléctrica a través de un semiconductor, como por ejemplo el arseniuro de galio. La corriente eléctrica surte de energía al material, lo que obliga a un gran número de sus electrones utilizar un mayor nivel de energía respecto del normal. Bajo ciertas condiciones, estos electrones caen a un nivel inferior de energía, y emiten la energía extra en forma de fotones sincronizados de luz. Este es el mecanismo subyacente de láseres utilizados en CD gravables, punteros láser y otros dispositivos electrónicos comunes.

El láser utilizado en esta investigación, es de un tipo especial denominado láser de cascada cuántica como anteriormente se comenta, fue desarrollado en la Instalación de Nanofabricación de la Universidad de Princeton. El dispositivo es de aproximadamente una décima parte del espesor de un cabello humano, con tan sólo 3 milímetros de largo. A pesar de su diminuto tamaño, tiene cientos de capas de diferentes materiales semiconductores. Cada capa está a sólo unos átomos de espesor. En este dispositivo, los electrones “en cascada” atraviesan las capas a medida que pierden energía y emiten fotones sincronizados.

En un estudio anterior publicado en “Applied Physics Letters” en junio de 2007, Franz, Gmachl y el resto de investigadores comentaban que el láser de cascada cuántica que habían fabricado, de forma inesperada emitía un segundo rayo láser con una longitud de onda ligeramente más pequeña que la principal. Los nuevos estudios de Menzel y otros ingenieros, revelaron que el segundo rayo no puede ser explicado por cualquier teoría de láseres de cascada cuántica. A diferencia de un láser semiconductor convencional, el segundo rayo mejora su fuerza con el aumento de temperatura, hasta cierto punto.

Para explicar este mecanismo, los investigadores se fijaron en una propiedad cuántica de los electrones denominada impulso. En la opinión convencional de los láseres de cascada cuántica, los electrones sólo de casi cero impulso participan en el “lasing” (producción de luz láser). Además, un importante número de electrones tienen que alcanzar el mismo nivel de energía e impulso (denominado condición ”cuasi-equilibrio”) antes de que pueda participar en la acción láser. En cambio, los estudios realizados por el grupo de Gmachl mostró que el segundo rayo láser se originó a partir de electrones de baja energía, sin embargo el impulso mayor que no están en el equilibrio. Se mostraron, al contrario de lo que se creía, que los electrones son útiles para láseres de emisión, incluso cuando se encuentran en estados de no-equilibrio.

El nuevo fenómeno láser tiene algunas características interesantes. Por ejemplo, en un láser convencional basándose en el impulso bajo de electrones, estos a menudo reabsorben la emisión de fotones, y esto reduce la eficiencia por regla general. En el nuevo tipo de láser, sin embargo, esta absorción se reduce en un 90%. Esto podría permitir que el dispositivo se ejecute a menores corrientes, y también hace que sea menos vulnerable a los cambios de temperatura.

A diferencia de otros, los láseres de cascada cuántica operan en el rango medio/alto en la gama de infrarrojos, pudiendo ser utilizado para detectar trazas diminutas, incluso de vapor de agua, amoníaco, óxidos de nitrógeno y otros gases que absorben la luz infrarroja. Como resultado de ello, estos dispositivos están enfocados en aplicaciones de la vigilancia de la calidad del aire, el diagnóstico médico, la seguridad nacional, y otras áreas que requieren de una detección extremadamente sensible de diversas sustancias químicas. El nuevo descubrimiento debería ayudar a que estos dispositivos fuesen más pequeños, más eficientes y más sensibles.

Más información: Princeton University, Engineering School