La Singularidad Desnuda

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Vallas fotónicas y rayos láser para luchar contra la malaria

Posted by Carlos en febrero 16, 2010

La malaria es una enfermedad infecciosa endémica de las zonas tropicales del planeta, en las que causa más de un millón de muertes al año. Lamentablemente, el tratamiento de la enfermedad es complejo y costoso para los estándares de los países en los que la enfermedad es prevalente.  Por ese motivo muchos de los esfuerzos para la erradicación de la misma se centran en la prevención, ya sea a través de vacunas o mediante el control del vector de propagación, las hembras del mosquito Anopheles.

Mosquito Anopheles

El control de la población de mosquitos puede abordarse de diferentes formas. La más tradicional es el uso de pesticidas como el DDT, cuyo impacto ambiental y seguridad ha sido cuestionada. Otros métodos menos agresivos con el medio ambiente pueden ser la introducción de individuos estériles (e.g., por irradiación) que conduzcan a una reducción de la población en la siguiente generación, o incluso la creación de cepas transgénicas del insecto que sean resistentes a la infección del plasmodium que causa la enfermedad. Un método diferente, más cercano a los métodos de eliminación física pero de naturaleza mucho más selectiva es el desarrollado por Intellectual Ventures Lab.

Photonic Fence

Intellectual Ventures Lab

En el sistema propuesto por IV, el lugar que se desea proteger de los mosquitos se rodea de una valla fotónica, esto es, de un control perimetral de rayos infrarrojos que detectará la entrada de cualquier insecto. El intruso es acto seguido escudriñado por un haz láser no letal que determina su tamaño y velocidad de aleteo (las hembras de Anopheles son más grandes y aletean más lentamente que los machos). Si se identifica como un objetivo válido, un haz láser letal para el insecto pero inocuo para los humanos abate al indeseable mosquito hembra. Los vídeos a alta velocidad del derribo de los insectos son realmente espectaculares.

La compañía asegura que este tipo de dispositivos es -a pesar de lo que pueda parecer- de baja tecnología y se puede construir con piezas de videoconsolas, lectores Blu-ray o cámaras de vídeo. Por otra parte la compañía matriz de la que parte la invención ha sido acusada en algunos círculos de “troll de patentes“, más interesada en patentar inventos de manera oportunista para luego vender los derechos de explotación que de desarrollar soluciones basadas en dichas patentes. Veremos qué pasa.

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Creación de microjets mediante un haz láser

Posted by Carlos en marzo 28, 2007

Hace tiempo que hablamos de metamateriales, y de cómo ofrecen muchas posibilidades para la construcción de mecanismos de ocultamiento, o para la construcción de superlentes por poner un par de ejemplos. La clave de este tipo de materiales “zurdos” es el hecho de que tienen un índice de refracción negativo, lo que da lugar a muchas de sus anti-intuitivas propiedades. No es necesario sin embargo producir este tipo de metamateriales para obtener resultados asombrosos y de la mayor utilidad, como un grupo de investigadores de las Universidades de Chicago y de Burdeos acaban de demostrar. Concretamente, han estudiado la creación de microjets en ciertos fluidos mediante la aplicación de un haz láser. El trabajo ha sido desarrollado por Robert Schroll y colaboradores, se titula

y ha sido aceptado para su publicación en Physics Review Letters. Básicamente el objeto del estudio es el siguiente: la interfaz de un líquido con el aire está siempre en un punto de equilibrio entre la tensión superficial y la fuerza de la gravedad. Una fuerza externa puede desplazar el punto de equilibrio, aunque para ello es necesario que sea significativamente fuerte en relación con las anteriores. Se sabe también que incluso un haz de luz puede producir cierta presión sobre una superficie, aunque en la práctica es despreciable si hablamos por ejemplo de agua y luz ambiental. Los autores han llevado sin embargo la situación a un escenario más extremo. En primer lugar, han considerado un fluido formado por un 70% de tolueno, un 17% de n-butanol, un 9% de agua, y un 4% de laurilsulfato de sodio. Este fluido tiene varias propiedades interesantes. Para empezar, exhibe un cambio de fase en torno a los 35ºC de temperatura, caracterizado por un cambio drástico de su índice de refracción. Por otra parte, su tensión superficial es sólo una millonésima parte de la del agua. Esto no sólo quiere decir que por supuesto si un mosquito se intentara posar en la superficie se iría irremisiblemente al fondo, sino que incluso la presión que la luz ejerce sobre la superficie puede abombarla. Imaginemos entonces que en lugar de luz ambiental dirigimos un haz de rayos láser contra el líquido. El resultado es el que se ve en la figura inferior.

microjets (c) Robert D. Schroll, Régis Wunenburger, Alexis Casner, Wendy W. Zhang, Jean-Pierre Delville
Source: R.D. Schroll et al., Liquid Transport Due to Light Scattering

En la figura superior, la flecha indica la dirección de incidencia del rayo láser. Dependiendo de la potencia del haz, se produce no sólo un abombamiento en la superficie, sino que comienza a formarse un flujo de recirculación en el líquido. El motivo es que éste está en el punto crítico para el cambio de fase, por lo que el haz atraviesa microzonas de diferente índice de refracción. Se produce así una dispersión continua de los fotones que arrastra al líquido, y se autocontiene en el microjet mostrado. Si la profundidad del líquido es la suficiente, el microjet se inestabiliza a partir de una cierta longitud, dando lugar a las gotas que se aprecian en su extremo. Si por el contrario la profundidad es poca, el microjet alcanza el fondo y da lugar a un abombamiento aproximadamente simétrico del de la superficie.

Aunque no sea la primera vez que se plantea el uso de rayos láser en relación a procesos que se desarrollan a estas escalas -recordemos sin ir más lejos las nanogrúas de las que hablábamos hace algún tiempo- deben destacarse en cualquier caso las interesantísimas posibilidades que este tipo de estudio abre. Por ejemplo, en ámbitos biotecnológicos puede ser de sumo interés la posibilidad de controlar un flujo de líquido a través de un canal de dimensiones microscópicas, como las reseñadas aquí. Es otro pasito más hacia la nanotecnología que nos espera a la vuelta de la esquina.

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