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Fibras inteligentes
Los láseres de alta potencia, que atraviesan el cuerpo dentro de fibras ópticas delgadas, pueden quemar de forma rápida y precisa los tumores que recubren el esófago, los intestinos o los bronquios. Pero existe un riesgo: si las paredes de la fibra fallan, el rayo de luz láser puede escapar y dañar el tejido sano.
Ahora, el investigador del MIT Yoel Fink, profesor asociado de ciencia de los materiales y el científico investigador del MIT Mehmet Bayindir han diseñado fibras ópticas que están conectadas con sus propios componentes electrónicos sensibles al calor, que pueden usarse para monitorear defectos en desarrollo mientras el láser está en uso, a tiempo para apagarlo antes de una falla. *
Esa sensibilidad podría prevenir un daño potencialmente masivo a los órganos sanos, dice Henry Du, investigador de fibras ópticas y jefe de ingeniería química, biomédica y de materiales en el Instituto de Tecnología Stevens en Hoboken, Nueva Jersey.
Este es uno de los pocos ejemplos de hermosas investigaciones universitarias que se traducen en aplicaciones en las que se puede hacer una enorme diferencia en la atención de la salud, dice Du.
La detección de fallas, especialmente con alta potencia, donde hay que apagarla si falla, es absolutamente una buena idea, coincide el físico de la Universidad de Rutgers Jim Harrington, ex presidente de la Sociedad Internacional de Ingeniería Óptica.
Las fibras ópticas con componentes electrónicos integrados podrían volverse sensibles no solo al calor, como en las aplicaciones láser, sino también a la luz, la vibración y quizás los productos químicos, dice Fink. En el futuro, las fibras inteligentes, capaces de detectar, procesar información y almacenar datos, podrían integrarse en la tela.
Las fibras de Fink canalizan un láser de alta potencia a través de un núcleo hueco revestido con un espejo de alta calidad. Para detectar roturas incipientes, los investigadores del laboratorio de Fink han rodeado el espejo con un material semiconductor cuya conductividad eléctrica cambia con la temperatura. Estos cambios de conductividad pueden detectarse mediante cables metálicos que se extienden a lo largo de la fibra. Cuando la conductividad cambia abruptamente, los cables señalan la falla y un controlador puede apagar automáticamente el láser.
Para fabricar las fibras, que tienen un poco más de un milímetro de espesor, Fink comienza con una preforma cilíndrica que tiene la geometría exacta de la fibra terminada, pero es mucho más gruesa. Luego, esta forma se calienta y se extrae en una fibra mucho más larga y delgada. Una preforma de 30 centímetros de largo puede hacer una fibra de un kilómetro de largo.
El desafío en la fabricación de la fibra, dice Fink, fue encontrar o fabricar materiales que pudieran fundirse y estirarse sin separarse.
Hasta ahora, el grupo solo ha demostrado que la fibra de autocontrol funciona con longitudes de onda de luz del infrarrojo medio. Las aplicaciones futuras, como las fresas láser para aplicaciones de odontología o los láseres para curar epoxi, necesitarán utilizar diferentes longitudes de onda.
Otros láseres de alta potencia, como los que se utilizan para cortar y soldar metales en la fabricación de automóviles, requerirán fibras que puedan manejar mucha más potencia que los actuales, dice Fink.
Pero las aplicaciones actuales son lo suficientemente prometedoras, según Du. No tengo ninguna duda de que las fibras tendrán éxito y serán ampliamente adoptadas, dice.
* Esta historia fue cambiada el lunes 21 de noviembre de 2005. Originalmente, esta oración decía: Ahora, el investigador del MIT Yoel Fink, profesor asociado de ciencia de materiales, ha diseñado fibras ópticas que están conectadas con sus propios componentes electrónicos sensibles al calor, que pueden usarse para supervise el desarrollo de defectos mientras el láser está en uso, a tiempo para apagarlo antes de que se produzca una falla. De hecho, el trabajo, realizado en el laboratorio de Yoel Fink, fue concebido e iniciado por el científico investigador del MIT Mehmet Bayindir.