Mucho más rápido que una bala a toda velocidad

Los láseres de femtosegundos emiten pulsos de luz que duran solo una millonésima de mil millonésima de segundo. Estos láseres permiten una cirugía tan precisa que se puede extraer una sola mitocondria sin dañar al resto de la célula, y el mecanizado de forma tan controlada que las estructuras se pueden micromecanizar dentro de una pieza de vidrio. Eric Mazur, profesor de física aplicada en Harvard, compara estos destellos rápidos con «balas de luz».

Antes confinados a los laboratorios de investigación física, la medicina y la industria están empezando a aplicar los láseres de femtosegundos. Están a punto de revolucionar procesos tan diversos como la creación de fármacos y el desmontaje de las armas nucleares.

Charla técnica:

¿Qué tan rápido es una millonésima de mil millonésima de segundo? La luz solo tarda alrededor de un segundo en viajar de la Luna a la Tierra. «En un femtosegundo», dice Mazur, «la luz viaja unos 300 nanómetros», o una fracción del ancho de un cabello humano. Eso significa que un láser de femtosegundos permite a los usuarios ver fenómenos que antes eran imposibles de observar porque se producen en un período de tiempo muy corto. También significa que, si bien la cantidad de energía utilizada para emitir la luz es pequeña, la intensidad de la luz que incide en el objetivo es alta porque el pulso es muy rápido. «La potencia máxima de nuestros pulsos láser, es decir, la energía que suministran por unidad de tiempo, es aproximadamente la misma que la de todas las centrales eléctricas de los Estados Unidos juntas», explica Mazur. «Imagínese toda esa energía concentrada en un volumen microscópicamente pequeño. Por supuesto, el pulso del láser es muy corto, por lo que solo suministramos energía durante un período de tiempo muy corto».

La brevedad de los pulsos de láser de femtosegundos impide que transfieran calor o choques significativos. A medida que el láser pulsa, el material con el que choca se convierte en plasma ionizado, mientras que el material circundante se mantiene frío. Como resultado, los láseres de femtosegundos son mucho más precisos y se pueden utilizar en materiales mucho más frágiles que los láseres convencionales, las sierras diamantadas, las sierras de agua u otras herramientas de corte. Los láseres de femtosegundos producen un corte suave y limpio. Así, si bien los láseres convencionales utilizados en odontología pueden provocar grietas y orificios irregulares en los dientes, por ejemplo, los láseres de femtosegundos perforan orificios precisos sin daños colaterales.

Por qué es importante:

Los láseres de femtosegundos pueden extraer material átomo a átomo de sustancias tan diversas como el silicio, el acero y el tejido cardíaco; y pueden mecanizar estructuras muy precisas que varían en tamaño desde unas pocas micras hasta unos pocos milímetros. También pueden cambiar las propiedades refractivas de los materiales transparentes, por lo que se pueden utilizar para fabricar dispositivos ópticos, guías de ondas y sensores económicos. Los fabricantes de productos químicos y medicamentos están empezando a utilizar los láseres para observar reacciones químicas y biológicas importantes que solo duran femtosegundos, como la interacción del monóxido de carbono y la mioglobina, lo cual es fundamental para entender cómo las células musculares transportan el oxígeno. Y los láseres «ofrecen una resolución mucho mayor para las aplicaciones de imágenes médicas», afirma Melissa Love, del fabricante de láseres Del Mar Ventures, con sede en San Diego. En conjunto, estas solicitudes tendrán un impacto multimillonario en varios sectores.

En el juego:

Inventados en los Laboratorios Bell en la década de 1980 e impulsados por los avances en las telecomunicaciones por fibra, los láseres de femtosegundos se utilizan desde hace mucho tiempo en los laboratorios académicos, donde los científicos suelen construir los suyos propios. Un número cada vez mayor de pequeños fabricantes han empezado a fabricar láseres de mesa fáciles de usar que solo cuestan entre 15 000 y 30 000 dólares. El número de proveedores debería crecer con la demanda, a medida que las grandes empresas se den cuenta de la capacidad de los láseres para crear medicamentos, dispositivos y productos mejores, más baratos y completamente nuevos.