Trascendente para el desarrollo de la ciencia y la sociedad

El Premio Nobel de Física de este año ha sido otorgado a Arthur Ashkin, Gerard Mourou y Donna Strickland, científicos que lideraron avances en el desarrollo de herramientas basadas en el uso del láser y en una técnica para amplificar pulsos láser ultracortos. En los últimos 10 años, se han otorgado 6 premios Nobel en el área de la Óptica, Fotónica y Láser (fibras ópticas, Óptica cuántica, LED azul, interferómero óptico para detección de ondas gravitacionales, cámaras CCD), lo que señala la trascendencia de estas áreas del conocimiento para el desarrollo de la ciencia y de la sociedad.

Poco después del funcionamiento del primer láser en 1960, Arthur Ashkin comenzó a experimentar sobre la posibilidad de utilizar esta intensa fuente de luz para manipular piezas microscópicas de materia. Es conocido que la luz (como cualquier onda electromagnética) ejerce presión cuando incide sobre la materia. Dicha presión es extremadamente pequeña para la luz común, pero aumenta mucho en un haz láser enfocado, de modo que pudo hacer levitar una pequeña esfera de poliestireno de 1 micrón de diámetro. Pronto perfeccionó la técnica de modo de atrapar estas partículas en el foco del haz, generando lo que se llama “trampa óptica” o “pinza óptica”. Esto permitió manipular objetos de interés biológico, como células, bacterias, virus, etc. Una de las aplicaciones fundamentales son las propiedades mecánicas de los llamados “motores moleculares”, que son cadenas moleculares largas que ejecutan movimientos secuenciales en la pared celular.

La otra mitad del Premio Nobel fue adjudicado a dos investigadores que desarrollaron un método (ahora standard) para amplificar pulsos láser de muy corta duración. Los láseres pueden funcionar en modo continuo (como los punteros láser, por ejemplo) o en forma pulsada. Este último modo de funcionamiento permite concentrar más energía lumínica en cada pulso. Una línea permanente de investigación ha sido reducir el ancho temporal de los pulsos y a la vez darles mayor contenido energético. Este tipo de láseres no es monocromático (una sola longitud de onda o color) sino que está compuesto por una banda de longitudes de onda. Una regla dicta que a mayor ancho de esta banda, menor será la duración del pulso. Cuando se quiere amplificar este pulso ultracorto, la intensidad es tal que destruye el material amplificador. El método desarrollado por Mourou y Strickland consiste en “estirar” el pulso antes del amplificador, haciendo viajar las componentes de mayor longitud de onda más rápido que las de menor longitud de onda. Luego de disminuir la intensidad pico de esta manera, se hace pasar el pulso por el amplificador y luego se le aplica el proceso inverso y se lo “comprime”. Se logran intensidades que permiten interacciones con la materia tales que se pueden generar nanopartículas de casi cualquier material, “escribir” circuitos ópticos y obtener fuentes de luz ultrarrápida (típicamente de 0,1 billonésima de segundo) para monitorear eventos rápidos como reacciones químicas de fotosíntesis, vibraciones moleculares, etc.

Es importante destacar que un investigador argentino, el Dr. Oscar Martínez, ha trabajado en este tipo de “estirador-compresor óptico” a mediados de 1980, casi en paralelo con los primeros desarrollos de Mourou y Strickland. También quisiera señalar la importancia de haber reconocido con este premio el trabajo de una mujer, siendo esta la tercera que recibe el Nobel de Física desde su establecimiento. Existen en el mundo y en nuestra comunidad muchas mujeres de sobresaliente capacidad que lideran proyectos disruptivos cuyo trabajo debe ser apreciado.

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