La creación de este láser, sin precedentes a nivel mundial, se debe a la colaboración del grupo de Nuevos Materiales con científicos del Reino Unido, Alemania y Suiza.
El grupo Nuevos Materiales de la Universidad de Vigo, integrado en la Rede Galega de Biomateriais (RGB), viene de publicar en la prestigiosa revista Nature Photonics un trabajo sobre el desarrollo del primer láser basado en aleaciones de germanio y estaño, que abre el camino hacia nuevos dispositivos ópticos con unas características sin precedentes para aplicaciones en biomedicina y telecomunicaciones. En la investigación colaboran, junto con la Universidad de Vigo, la Universidad de Leeds (Reino Unido), el Centro de Investigación Jülich (Alemania) y el Centro Paul Scherrer (Suiza).
La tecnología láser permite emitir rayos de luz muy concentrados y potentes gracias a sus propiedades físicas, entre las que se encuentran tener una única longitud de onda y ser monocromática. Esto permite aplicaciones muy variadas que van desde el corte industrial de precisión y la transmisión de grandes cantidades de información vía cable óptico incluso la detección de contaminación y múltiples avances en el ámbito biomédico, como la corrección de la miopía, la eliminación de tumores y los diagnósticos rápidos y precisos.
El avance fundamental es que estas nuevas aleaciones tienen una banda prohibida directa, lo que quiere decir que permiten una emisión y detección de luz extremadamente eficiente
Entre los diversos tipos de láser que existen, la investigación realizada por Stefano Chiussi, de la Universidad de Vigo, en estrecha colaboración con Dan Buca (Centro de Investigación Jülich) y Zoran Ikonic (Universidad de Leeds), se centra en los más pequeños, fabricados con minúsculas capas semiconductoras, denominadas así porque pueden comportarse cómo conductoras o como aislantes dependiendo de las condiciones que se les apliquen. “Nuestro objetivo es crear nuevos materiales semiconductores basados en aleaciones de germanio y estaño. El avance fundamental es que estas nuevas aleaciones tienen una banda prohibida directa, lo que quiere decir que permiten una emisión y detección de luz extremadamente eficiente”, explica Chiussi.
En microelectrónica, esto hace posible aumentar considerablemente la transmisión de datos y la eficiencia energética de una gran variedad de circuitos integrados y sensores. Sin embargo, como aclara Chiussi, “nuestro hallazgo no sólo tendrá un gran impacto en las telecomunicaciones. Dado que la longitud de onda emitida que consigue este láser es de 3.000 nanómetros, en el umbral entre lo rango del infrarrojo cercano y el mediano, tiene utilidad en sensores de contaminación y de microorganismos y en biosensores que permitirán un rápido diagnóstico por telemedicina mediante pequeños dispositivos portátiles”.
Los biosensores son muy útiles en la diagnostico de patologías a través de la detección de alteraciones relacionadas con determinadas substancias, ya sea porque se encuentran en exceso, como la glucosa, o porque son anómalas, como las células cancerígenas. La fabricación del láser descrito en el artículo de Nature Photonics, sin precedentes a nivel mundial, permitirá perfeccionar esta técnica diagnóstica de última generación con la ventaja añadida de tener un coste muy reducido.
Este último factor tendrá también repercusiones muy importantes en el campo de la microelectrónica. “La transmisión óptica mediante fibras es ya una realidad en redes de telecomunicación, pero lo que faltaba era un láser de bajo coste que fuera perfectamente integrable en las líneas de producción de dispositivos y circuitos integrados. Esto es lo que nosotros acabamos de demostrar”, destaca Chiussi.
El grupo Nuevos Materiales buscará ahora financiación en el marco de sus colaboraciones internacionales para mejorar este tipo de materiales y desarrollar nuevas aplicaciones en el ámbito de las telecomunicaciones y, sobre todo, de la biomedicina.
Primera publicación destacada
El artículo en Nature Photonics, la revista científica de referencia en el campo de la fotónica, es la primera publicación de referencia registrada por la Red Gallega de Biomateriais desde su constitución en diciembre de 2014.
La RGB se formó en el marco del Programa de Consolidación de Unidades de Investigación Competitivas del Sistema Universitario de Galicia, promovido por la Xunta de Galicia, y en ella se integran más de medio ciento de investigadores junto con personal de apoyo.
Sus miembros son el Grupo Nuevos Materiales, el Grupo TeamNanoTech y el Grupo de Química Coloidal de la Universidad de Vigo, todos ellos integrados en el Instituto de Investigación Biomédica Ourense-Pontevedra-Vigo (IBI); el Grupo de Cirugía, Radiología y Ecografía Experimental Veterinaria y el Grupo de Cirugía de la Universidad de Santiago de Compostela, el segundo de ellos vinculado al Instituto de Investigación Sanitaria IDIS-CHUS; y el Grupo de Bioingeniería Tisular y Terapia Celular, adscrito al instituto INIBIC-CHUAC
Publicación en Nature Photonics:
Lasing in direct bandgap GeSn alloy grown on Si (001).
Wirths, R. Geiger, N. von den Driesch, G. Mussler, T. Stoica, S. Mantl, Z. Ikonic, M. Luysberg, S. Chiussi, J.M. Hartmann, H. Sigg, J. Faist, D. Buca and D. Grützmacher.
Nature Photonics (published online 19 January 2015),
DOI: 10.1038/nphoton.2014.321
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