Los investigadores han desarrollado un diminuto nanoláser que puede funcionar dentro de los tejidos vivos sin dañarlos.

Solo de 50 a 150 nanómetros de espesor, el láser es de aproximadamente 1/1, 000th del grosor de un solo cabello humano. En este tamaño, el láser puede caber y funcionar dentro de los tejidos vivos, con el potencial de detectar biomarcadores de enfermedades o quizás tratar trastornos neurológicos cerebrales profundos, como la epilepsia.

Desarrollado por investigadores de las universidades de Northwestern y Columbia, el nanolaser muestra una promesa específica para la obtención de imágenes en tejidos vivos. No solo está hecho principalmente de vidrio, que es intrínsecamente biocompatible, el láser también puede excitarse con longitudes de onda de luz más largas y emitir a longitudes de onda más cortas.

"Se necesitan longitudes de onda de luz más largas para la obtención de imágenes biológicas porque pueden penetrar más en los tejidos que los fotones de longitud de onda visible, "dijo Teri Odom de Northwestern, quien codirigió la investigación. "Pero las longitudes de onda de luz más cortas a menudo son deseables en esas mismas áreas profundas. Hemos diseñado un sistema ópticamente limpio que puede entregar efectivamente luz láser visible a profundidades de penetración accesibles a longitudes de onda más largas".

El nanolaser también puede funcionar en espacios extremadamente reducidos, incluyendo circuitos cuánticos y microprocesadores para electrónica ultrarrápida y de bajo consumo.

El artículo fue publicado hoy (23 de septiembre) en la revista Materiales de la naturaleza . Odom codirigió el trabajo con P. James Schuck en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Columbia.

Si bien muchas aplicaciones requieren láseres cada vez más pequeños, los investigadores se topan continuamente con el mismo obstáculo:los nanoláseres tienden a ser mucho menos eficientes que sus homólogos macroscópicos. Y estos láseres suelen necesitar longitudes de onda más cortas, como la luz ultravioleta, para alimentarlos.

"Esto es malo porque los entornos poco convencionales en los que la gente quiere usar láseres pequeños son muy susceptibles a los daños causados ​​por la luz ultravioleta y al exceso de calor generado por un funcionamiento ineficaz". "dijo Schuck, profesor asociado de ingeniería mecánica.

Odom, Schuck y sus equipos pudieron lograr una plataforma nanolaser que resuelve estos problemas mediante el uso de conversión ascendente de fotones. En conversión ascendente, los fotones de baja energía se absorben y se convierten en un fotón con mayor energía. En este proyecto, el equipo empezó con poca energía, fotones infrarrojos "respetuosos con el medio ambiente" y los convirtió en rayos láser visibles. El láser resultante puede funcionar a bajas potencias y verticalmente es mucho más pequeño que la longitud de onda de la luz.

"Nuestro nanoláser es transparente, pero puede generar fotones visibles cuando se bombea ópticamente con luz que nuestros ojos no pueden ver. "dijo Odom, el Profesor Charles E. y Emma H. ​​Morrison de Química en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. "La onda continua, Las características de baja potencia abrirán numerosas aplicaciones nuevas, especialmente en imágenes biológicas ".

"Emocionantemente, nuestros diminutos láseres operan a potencias que son órdenes de magnitud más pequeñas que las observadas en cualquier láser existente, "Dijo Schuck.