Desde relojes inteligentes hasta telescopios de última generación, pasando por los valiosos oxímetros de la pandemia por Covid-19, la fotónica está presente en casi todos los aspectos de la vida cotidiana, de ahí la importancia de desarrollar y fomentar su estudio, afirma el doctor Jorge Luis Domínguez Juárez, del Laboratorio de óptica y fotónica, investigador por México adscrito al Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA) de la UNAM Campus Juriquilla.
La fotónica es la ciencia que estudia la generación, control y detección de fotones, de manera especial en el espectro visible e infrarrojo. Hoy día es un rama de estudio que rompe paradigmas con la computación cuántica, con procesos muy importantes: “Medir el oxígeno a partir de cambios de intensidad de la luz, el oxígeno de nuestro cuerpo es ejemplo de la fotónica para mejorar la calidad de vida; salvó vidas”, dice.
El especialista de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) refiere que un claro caso de cómo la fotónica y sus aplicaciones cambian para bien la vida de la gente es el oxímetro, que permitió en la pandemia provocada del virus SARS CoV-2 detectar saturación de oxígeno en la gente para intubarla.
Hay muchos aparatos que se aprovechan de la fotónica, señala. Para hacer los teléfonos móviles o los circuitos integrados de todos los procesadores utilizan luz para hacer la litografía. Es la luz la que permite llegar al límite de difracción, que es el límite de la construcción de estos dispositivos, abunda.
El endoscopio, por ejemplo, en el caso de las operaciones de corazón, es otro ejemplo de la fotónica en la salud. Antes se tenía que entrar a un quirófano, abrían al paciente, rompían las costillas y exponían al corazón y abrían las válvulas.
Ahora, con la fibra óptica, por ejemplo, y con una cámara y con luz viajando por la fibra óptica, hacen una hendidura de un centímetro, meten la fibra, llegan al corazón, ponen la válvula y sólo con anestesia local solucionan estas dolencias. Cambia mucho el uso de dispositivos que usan luz para la medicina y la salud de las personas.
Los termómetros, agrega, ahora permiten medir la temperatura corporal sin hacer contacto con las personas.
En el caso de los láseres para cortar materiales se puede ahorrar mucha energía, en el sentido de la cantidad de energía que se necesita para cortar y que es mucho menor que usando una sierra eléctrica o un esmeril. Una banda que corta madera genera mucho aserrín, en el caso de metales genera mucho desperdicio. Con los cortes láser se pierden menos recursos.
Muchos de los procesos de producción se han automatizado gracias a las producción en serie y a muchos dispositivos que incluyen la luz.
Cámaras, sensores, faros en los automóviles también tienen que ver. Los faros antes eran térmicos, generaban mucho calor. Ahora son led o láser para iluminar y son de seguridad. Los autos usan gran cantidad de leds, porque ahorran energía.
“Ahora lo que se busca es que con la luz se puedan manipular cosas. Hay pinzas ópticas para mover células. Hay otras para medir cambios de temperatura. El sistema funciona con dos pulsos, uno de luz infrarroja y el otro de luz visible. La luz infrarroja calienta el líquido y la luz visible lo que hace es evidenciar el efecto del calentamiento, técnica llamada espectroscopía de lente térmica”, subraya.
Los nuevos telescopios que están en el exterior de la atmósfera se han mejorado, porque se utilizan no solamente frecuencias a nivel térmico, sino a nivel de infrarrojo. Ahora no sólo se pueden ver estrellas con la luz visible, sino también con el infrarrojo, y eso ayuda mucho a estudiar las galaxias y el universo de manera diferente.
En los alimentos también se usa la fotónica. Hay diferentes técnicas de censado para ver cuánta agua hay dentro de un material, algo que es importante para saber cuánto puede degradarse o cuántas bacterias u hongos puede desarrollar. Para conservar los alimentos es importante saber cuánta agua tienen, por ello se requieren dispositivos que midan su húmedad.
Muchas de estas tecnologías se están abaratando, debido a la apertura de los mercados. Regiones del mundo están invirtiendo en desarrollarlas para asegurar la producción y no depender de terceros para surtirse de semiconductores.
En el caso de México, muchas empresas tecnológicas están tratando de instalarse aprovechando la cercanía con Estados Unidos y la llegada de grandes empresas, como Tesla.
En la UNAM hay carreras de licenciatura en Tecnología en energías, para lo cual colaboran con estudiantes de Ingeniería física, en Nanotecnología de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ). En general, enfatiza Domínguez, Querétaro está produciendo buenos ingenieros y hay buenas carreras, incluso a nivel Maestría y Doctorado, con buenas opciones.
Rodolfo Reyes Saavedra, estudiante de Ingeniería física de la UAQ, trabaja con el investigador de la UNAM. Explica que estudia las propiedades del CO2 en el agua que se encuentra en la atmósfera y que es “arrojado” al mar, afectando su acidez, proceso que tienen que ver con el estudio del cambio climático.
Añade que estudia las propiedades del dióxido de carbono en el agua, utilizando la fotónica para no alterar la composición química del agua: “Como estamos trabajando con luz no modificamos mucho las muestras, no alteramos mucho eso. Sólo es observar”, refiere.