Físicos de la Universidad de Umeå, en colaboración con investigadores de China, han presentado un láser innovador fabricado íntegramente a partir de biomateriales, concretamente hojas de abedul y semillas de maní. Este láser innovador y respetuoso con el medio ambiente está preparado para servir como una herramienta rentable y accesible para el diagnóstico y la obtención de imágenes médicas.
Publicado en la revista NanofotónicaEl estudio destaca la viabilidad de crear tecnologías ópticas complejas utilizando materiales renovables de origen local. Jia Wang, profesor asociado del Departamento de Física de la Universidad de Umeå y coautor del estudio, destacó el potencial de este enfoque. «Nuestra investigación muestra que es posible crear fácilmente tecnología óptica avanzada utilizando sólo materiales renovables locales», dijo.
El láser funciona como un tipo conocido como láser aleatorio, donde la luz sufre múltiples dispersiones dentro de un medio desordenado antes de emerger como un haz coherente. Esta forma de láser es particularmente valiosa en los campos de la obtención de imágenes médicas y la detección temprana de enfermedades, y está atrayendo un gran interés en la investigación. Los materiales láser aleatorios tradicionales a menudo plantean desafíos debido a la toxicidad, los altos costos y los métodos de producción complejos.
Para crear su láser, Wang y su equipo utilizaron hojas de abedul para generar puntos de carbono a escala nanométrica, que actuaron como medio de ganancia. También cortaron los granos de maní en cubos pequeños, utilizando superficies rugosas e irregulares para capturar y difundir la luz de manera efectiva. La microestructura única del grano de maní elimina la necesidad de tecnología compleja, permitiendo que los materiales naturales realicen las funciones necesarias de forma autónoma. Si bien el láser se activa mediante una fuente de luz externa, sus componentes integrales consisten enteramente en biomateriales.
Wang explicó la simplicidad del proceso utilizado para sintetizar los puntos de carbono: «Es esencialmente un proceso de cocción a presión de un solo paso». Los resultados del estudio mostraron que este láser basado en biomateriales emite luz con una eficiencia energética comparable a la de los láseres fabricados artificialmente.
Además de las aplicaciones en bioimagen y diagnóstico, los investigadores observaron que este láser duradero podría evolucionar hasta convertirse en una etiqueta óptica. Su perfil de bajo costo, renovabilidad y seguridad significa que puede usarse para autenticar documentos de alto valor, artículos de lujo y dispositivos electrónicos.
El equipo de investigación de Wang tiene un historial de aprovechar recursos renovables locales para avances tecnológicos. En un estudio anterior, ilustraron cómo las hojas de abedul recolectadas en el campus de la Universidad de Umeå podrían convertirse en semiconductores orgánicos, materiales que se encuentran comúnmente en pantallas modernas para televisores y dispositivos móviles.
Los láseres aleatorios son prometedores para la obtención de imágenes médicas y el diagnóstico de enfermedades debido a su capacidad de producir luz intensa y difusa que puede penetrar los tejidos sin causar daños. A diferencia de los láseres convencionales, que emiten un haz estrecho y enfocado, los láseres aleatorios dispersan la luz en múltiples direcciones, facilitando una iluminación uniforme de las muestras biológicas y proporcionando información detallada sobre las estructuras de los tejidos.
Investigaciones anteriores han explorado láseres aleatorios basados en biomateriales fabricados a partir de diversas sustancias naturales, incluidas conchas de abulón y esqueletos de coral, en combinación con clorofila, ampliando aún más las aplicaciones potenciales de esta tecnología innovadora.
