Nuevas rutas hacia el láser de rayos X
Investigadores de la Universidad de Salamanca (USAL) publican un artículo en la prestigiosa revista científica Science que abre la puerta a generar rayos X a partir de radiación ultravioleta. Este hallazgo, realizado en colaboración con la Universidad de Colorado (Estados Unidos), se suma a otras recientes publicaciones que permiten al Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica (ALF-USAL) mejorar las características de los láseres de rayos X, una de las quimeras de la óptica, con importantes aplicaciones tecnológicas.
“Hasta ahora parecía demostrado que el proceso más eficiente pasaba por convertir un número muy elevado de fotones infrarrojos en uno de rayos X”, explica Luis Plaja, investigador de la Universidad de Salamanca, "pero hemos demostrado que no siempre es así, y que la absorción de un menor número de fotones de energía mayor, ultravioleta, puede ser incluso más eficiente". Para ello los autores de este trabajo proponen iluminar un gas con un láser ultravioleta de alta intensidad (en lugar del infrarrojo), de manera que los átomos que lo componen se vean despojados prácticamente de todos los electrones de su capa externa. El gas altamente ionizado resulta ser muy transparente, de forma que permite que la multiplicación de frecuencia se lleve a cabo en un volumen de material mucho mayor.
Láser infrarrojo (arriba) y láser UV produciendo diferentes tipos de rayos X
En los experimentos que realizó con láseres ultravioleta el Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) de la Universidad de Colorado en Boulder, los físicos “vieron que se producían rayos X de demasiada energía, era inexplicable”. Carlos Hernández García, investigador de la USAL que ha trabajado allí durante dos años, realizó las simulaciones teóricas que permitieron comprenderlo. Este hallazgo parece ir en contra de la intuición, así que constituye una auténtica sorpresa. “Se pensaba que la mejor forma de lograr rayos X coherentes era con láseres infrarrojos y ahora demostramos que también es muy bueno utilizar láseres intensos de radiación ultravioleta, donde los fotones son más energéticos y más numerosos, de manera que el proceso también es eficiente”, comenta el investigador.
“Los láseres de rayos X tendrán aplicaciones en muchas ramas de la ciencia”, aseguraron los científicos, por ejemplo, la nanoelectrónica; la generación de imágenes en 3D de alta resolución e imágenes médicas; el estudio de transferencia de carga en sistemas bioquímicos, procesos excitados por rayos X, interacciones moleculares y reacciones químicas; o el almacenamiento magnético de información; entre otras.
Aunque se trata de una investigación básica sin consecuencias directas inmediatas, el láser de rayos X se puede convertir a medio plazo en una poderosa herramienta. “Podemos ver la estructura de moléculas que hasta ahora no se han podido analizar y esto derivaría en la obtención de nuevos fármacos”, apuntó Luis Plaja como ejemplo de aplicación en el ámbito biomédico. Es decir, este avance no tendrá repercusiones directas sobre los pacientes, pero sí en la tecnología farmacéutica y en el entendimiento de procesos de la naturaleza que aún no se han podido comprender en toda su dimensión, como la fotosíntesis.
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