El avance se basa en una tecnología láser conocida como frequency comb, capaz de detectar múltiples sustancias químicas en tiempo real sin necesidad de componentes externos voluminosos.
Desde Cambridge, Massachusetts, los investigadores detallaron cómo una combinación de un espejo óptico especializado y una plataforma de medición integrada permitió superar una de las principales limitaciones en espectroscopía infrarroja: la dispersión. Este fenómeno impide que las líneas láser mantengan un espaciamiento uniforme, condición necesaria para formar un peine de frecuencias estable.
Ya en 2008, Theodor Hänsch, miembro del equipo y director del Instituto Max Planck de óptica cuántica (MPQ) en Alemania dijo, “todo apunta a que avanzamos hacia uno de los sueños de los astrónomos”. El coganador del Premio Nobel de Física 2005 fue quien condujo los trabajos de la técnica del peine de frecuencias. Su idea consistía en medir el Universo en expansión con el peine de frecuencia láser.
“El espectro se vuelve más potente mientras mayor sea el ancho de banda del peine de frecuencias, pero la dispersión lo dificulta. En este estudio abordamos el problema más complejo que limita ese ancho y lo convertimos en el eje de nuestra investigación”, afirmó Qing Hu, profesor distinguido de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación en MIT, y autor principal del trabajo publicado en Light: Science and Applications.
La innovación consiste en un espejo doblemente corrugado, también llamado DCM (double-chirped mirror), fabricado con una precisión nanométrica para reflejar eficazmente la radiación infrarroja. Además, el equipo incorporó un sistema de medición en chip, evitando el uso de equipos externos para analizar la dispersión del láser. Esta solución compacta permitió generar peines ópticos con mayor ancho de banda del que normalmente se logra sin este tipo de espejos.
Según explicaron los autores, el avance facilita la fabricación escalable de espectrómetros portátiles o sensores remotos. Estos dispositivos podrían identificar trazas de gases o sustancias nocivas en el aire con alta fidelidad, sin requerir alineaciones ópticas complejas ni partes móviles.
De acuerdo al MIT, la investigación fue conducida por Tianyi Zeng, doctorado en MIT; Yamac Dikmelik, de General Dynamics Mission Systems; Feng Xie y Kevin Lascola, de Thorlabs Quantum Electronics; y David Burghoff, profesor en la Universidad de Texas en Austin. El financiamiento provino de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA) y la Fundación Gordon y Betty Moore.
Jacob B. Khurgin, profesor en la Escuela de Ingeniería Whiting de la Universidad Johns Hopkins, quien no participó en el estudio, expresó: “Estos investigadores desarrollaron un ingenioso esquema de compensación de dispersión nanofotónica basado en un espejo doblemente corrugado integrado. Su trabajo abre la puerta a peines de frecuencia prácticos a escala de chip para aplicaciones desde detección química hasta comunicaciones en espacio libre”.
La combinación de precisión óptica, miniaturización y compatibilidad con plataformas infrarrojas, es para la ciencia un paso significativo hacia tecnologías más accesibles y eficientes en monitoreo ambiental y análisis químico.
NotiPress/Francisco Vicario
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