Contar partículas microscópicas sin usar microscopio

Científicos de Rusia y Australia han presentado una nueva forma simple de contar partículas microscópicas en materiales ópticos por medio de un láser. Un rayo de luz pasando a través de tales materiales se divide y forma un patrón característico que consiste en numerosos puntos brillantes en una pantalla de proyección. Los investigadores han comprobado que el número de esos puntos se corresponde exactamente con el número de partículas microscópicas dispersas en el material óptico. Por tanto, la estructura y la forma de cualquier material óptico pueden ser determinadas sin la necesidad de utilizar microscopios de fuerza atómica u otros tipos de microscopios electrónicos, que son muy caros. Según los investigadores, el nuevo método ayudará a diseñar dispositivos ópticos mucho más rápidos.

La producción de circuitos ópticos requiere aparatos que puedan amplificar las señales ópticas, enfocándolas, haciéndolas rotar o cambiando su tipo de movimiento. Las lentes ordinarias no pueden llevar a cabo estas tareas en la escala nanométrica, así que se investiga en materiales ópticos artificiales, esencialmente cristales fotónicos y metamateriales que pueden controlar la propagación de la luz de formas extraordinarias. Sin embargo, fabricar materiales ópticos con las propiedades que se desean es un proceso laborioso que necesita muchas mejoras.

El equipo internacional de Mikhail Rybin, de la Universidad ITMO en San Petersburgo, Rusia, ha sugerido, por vez primera, analizar la estructura de cristales ópticos usando un método de difracción óptica, es decir, observando el patrón de luz generado mientras la muestra es expuesta a un rayo láser.

La luz “siente” la heterogeneidad. Dependiendo de la forma y la posición relativa de los dispersadores, la onda de luz continúa propagándose de manera diferente más allá de la muestra. En otras palabras, la estructura de la muestra afecta al patrón de difracción, que será proyectado sobre la pantalla. Rybin y sus colegas hallaron que observando el patrón es posible determinar el número exacto de dispersadores en el material. Esto ayuda no solo a entender el tipo de retícula de la muestra (cuadrada, triangular…), sino también a establecer su estructura (de 20 por 20 partículas, o de 30 por 15…), simplemente contando los puntos de luz en la pantalla.

El nuevo método es una alternativa mucho más asequible a los microscopios de fuerza atómica u otros tipos de microscopios electrónicos, y en este caso, no estropea la muestra. Cualquier persona, sin ser experta, podría comprar un puntero láser, adaptar una lente pequeña para enfocar mejor la luz, sujetar la muestra e iluminarla con el rayo láser, según Rybin. Además, el nuevo método hace posible estudiar los materiales ópticos sin cambiar su estructura, a diferencia de lo que ocurre con la microscopía electrónica, donde la superficie de la muestra tiene que ser recubierta con una capa de metal conductor, que altera sus propiedades ópticas.

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