Ver lo invisible: ¿un Ojo de Sauron en la vida real?
"Esa es la idea: un ojo que todo lo ve y que puede detectar aerosoles peligrosos sobre un fondo muy poblado de otras sustancias"
Imagínese esta catástrofe en ciernes: En una planta industrial, una tubería se rompe, rociando una nube de pequeñas gotas en el aire. Pero los trabajadores están de suerte. En cuestión de minutos, un dispositivo láser del tamaño de una maleta detecta la nube e informa a los equipos de seguridad de su contenido para que sepan cómo reaccionar.
Esta es la idea que subyace en un nuevo proyecto de un equipo de ingenieros y químicos de la Universidad de Colorado en Boulder, el Instituto Tecnológico de California, la Universidad de California en Santa Bárbara y tres empresas. Está financiado por un nuevo contrato de la Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), dependiente de la Oficina Federal del Director de Inteligencia Nacional.
El proyecto toma prestado su nombre, Standoff Aerosol MeasUrement Remote Optical Network (SAURON), del villano de la serie de libros "El Señor de los Anillos", una presencia que a menudo adopta la forma de un ojo llameante y cuya "mirada atraviesa nubes, sombras y tierra".
"Esa es la idea: un ojo que todo lo ve y que puede detectar aerosoles peligrosos sobre un fondo muy poblado de otras sustancias", explica Greg Rieker, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica Paul M. Rady e investigador principal del proyecto.
SAURON, explicó, se centrará en los aerosoles, término que designa una amplia gama de partículas diminutas que flotan en el aire. Algunos aerosoles pueden contener sustancias químicas que entrañan graves riesgos para el ser humano, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos. El nitrato de amonio, un ingrediente habitual en los explosivos, también forma aerosoles. Lo mismo ocurre con el fentanilo, una droga opiácea que puede ser mortal incluso en pequeñas cantidades.
Para detectar estos peligros, el equipo está recurriendo a una tecnología ganadora del Premio Nobel llamada láser de peine de frecuencias. Los investigadores esperan que sus dispositivos puedan, en un futuro no muy lejano, ayudar a proteger a las personas de una serie de amenazas aéreas, como accidentes industriales e incluso posibles ataques químicos en ciudades abarrotadas.
"Los láseres funcionarán con pilas, por lo que se podrán desplegar en un aeropuerto, en manzanas o en instalaciones industriales donde se utilicen materiales peligrosos", explica Scott Diddams, catedrático del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Informática y Energética. "De buenas a primeras, la gente sabría si hay un fallo o una fuga".
Los coinvestigadores principales del proyecto en CU Boulder son Diddams, Daven Henze, catedrático de Ingeniería Mecánica, y José Jiménez, catedrático de Química y miembro del Instituto Cooperativo de Investigación en Ciencias Medioambientales (CIRES).
Ver lo invisible
Detectar aerosoles peligrosos es, en muchos sentidos, la tarea definitiva de "encontrar una aguja en un pajar". El aire que respiramos es mucho más complicado de lo que parece.
"En la atmósfera hay metano y dióxido de carbono en todo momento, y otros ejemplos de lo que llamamos compuestos orgánicos volátiles", explica Rieker. "Hay mucho desorden".
El equipo cree que los láseres de peine de frecuencia pueden ayudar a desentrañar ese desorden.
Diddams fue uno de los miembros de un equipo del JILA, un instituto de investigación conjunto de la Universidad de California en Boulder y el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (JILA), pionero en estas herramientas. El grupo, dirigido por el premio Nobel Jan Hall, utilizó láseres de peine de frecuencia para investigar en metrología cuántica y relojes ópticos. A diferencia de los láseres tradicionales, los láseres de peine de frecuencia disparan un haz de luz con millones de colores, todos al mismo tiempo.
Si se proyecta esa luz a través de un entorno, estos láseres pueden actuar como un escáner de huellas dactilares para aerosoles, eliminando las señales de concentraciones incluso mínimas de partículas o gases en el aire. El equipo del proyecto incluye a LongPath Technologies, que utiliza estas herramientas para buscar fugas de metano en instalaciones de petróleo y gas. Rieker cofundó LongPath en 2017.
A lo largo de tres años y medio, los investigadores de SAURON trabajarán para que sus láseres sean aún más sensibles y mucho más compactos. Para ello, el grupo está incorporando una nueva tecnología de "fotónica integrada" de la que son pioneros Kerry Vahala en Caltech, John Bowers en UC Santa Barbara y las empresas Nexus Photonics y hQphotonics. El equipo diseñará sus dispositivos en pequeños chips que no transmiten información mediante señales electrónicas, sino mediante haces de luz. El trabajo forma parte de la Iniciativa de Ingeniería Cuántica de la CU de Boulder.
"Son como los tradicionales chips informáticos de silicio, pero con luz que se genera, se mueve e interactúa de formas que la hacen útil para la detección", explica Diddams.
SAURON es un ejemplo de cómo los investigadores de la UC Boulder aprovechan los avances de la ciencia fundamental y los transforman en tecnologías tangibles que algún día podrían proteger a las personas.
"Tomamos tecnologías desarrolladas para la ciencia cuántica y las trasladamos a una amplia gama de aplicaciones", explica Rieker.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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