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ABC SÁBADO 24- -3- -2007 CIENCIAyFUTURO www. abc. es cienciayfuturo 87 Nuevas superlentes permiten llegar al microscopio óptico a la escala del virus Dos equipos de físicos de EE. UU. logran superar la barrera del límite de difracción S. BASCO MADRID. Dos equipos de físicos estadounidenses han creado, trabajando de forma independiente, las primeras superlentes capaces de una ampliación de la imagen tal que va más allá de todos los límites de resolución óptica conocidos: pueden poner bajo el ojo del investigador objetos de una escala de tamaños inimaginable hasta la fecha, como proteínas, virus, o el mismo ADN. No se trata, evidentemente, de unas lentes convencionales, sino que están confeccionadas con metamateriales con un índice de refracción negativo. Es así como los investigadores han logrado superar la barrera que impone a los instrumentos ópticos el denominado límite de difracción La difracción es un fenómeno característico de las ondas, por el que se dispersan y se curvan cuando encuentran un obstáculo. Se produce en todo tipo de ondas: ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas, como las de la luz. La difracción sólo se observa si el obstáculo que encuentran las ondas es del mismo orden que la longitud de onda. nes permiten resoluciones ópticas muy superiores a las obtenidas con las ondas de luz visible normales pero cuya captura por lentes convencionales provoca su rápido decaimiento o evanescencia John Pendry, físico del Imperial College de Londres, predijo ya en el año 2000 que el decaimiento de las ondas evanescentes puede resolverse si son amplificadas al pasar por un material con índice de refracción negativo. Desde entonces, han sido fabricadas varias superlentes con un éxito limitado en la transmisión de ondas evanescentes, pero ninguna de ellas ha conseguido un índice de decaimiento aceptable de la onda. Ahora, dos equipos de investigadores lo han conseguido en trabajos independientes. En la Universidad de Maryland, un equipo dirigido por Igor Smolyaninov ha logrado construir una superlente a partir de anillos concéntricos de distintos polímeros, depositados sobre una delgadísima película de oro. De forma simultánea, otro equipo, dirigido por Xiang Zhang, ha optado en la Universidad de Berkeley, en California, por un dispositivo en tres dimensiones (3 D) de láminas de plata curvadas, y de óxido de aluminio, incrustadas sobre una base de cuarzo. EL MÁS ALTO PODER DE RESOLUCIÓN La superlente ha sido fabricada a partir de metamateriales con un índice de refracción negativo. Proporciona imágenes más allá de los límites de resolución de las lentes más potentes. Será capaz de visualizar objetos del tamaño de los virus, las proteínas o las cadenas de ADN Objetos Superlente Imagen de la superlente Lente convencional Desde Maryland y Berkeley Estos dos diseños han sido calificados de metamateriales por tratarse de nanoestructuras artificiales creadas por los físicos, ya que no existen en la naturaleza, o al menos no se conocen, sustancias con un índice de refracción negativo. La distorsión de la luz La distorsión de la luz por la difracción produce una borrosidad que limita la capacidad de aumento útil de un microscopio, o de un telescopio. Así, los detalles menores de media milésima de milímetro no pueden verse en la mayoría de los microscopios ópticos. Sólo un microscopio de barrido de campo cercano puede superar el límite de difracción y visualizar detalles ligeramente menores en tamaño que la longitud de onda de la luz. Ya en una primera aproximación al problema, se llegó a la conclusión de que el límite de difracción sólo podía superarse mediante el empleo de ondas evanescentes que al salvar los obstáculos sin distorsio- Logran poner bajo el ojo del investigador muestras del tamaño de las proteínas o las cadenas de ADN A partir de estas superlentes, montadas en un dispositivo de geometría cilíndrica, un equipo externo a la lente captura las ondas evanescentes emitidas por los objetos a estudio tras ser iluminados por un finísimo rayo láser, de forma que se obtiene una imagen ampliada más allá del límite de difracción, mucho más de lo que un microscopio convencional puede registrar. Smolyaninov ha obtenido con su superlente de anillos de polímeros una resolución de 70 nanometros, siete veces superior Una resolución récord Más allá de la óptica Al igual que ocurre en el campo de la Astrofísica con los telescopios ópticos, la microscopía tiene sus límites. El del microscopio óptico, impuesto por el límite de difracción de la luz, ha sido superado por los diseños de Smolyaninov y Zhang. No obstante, la tecnología óptica no permite llegar a escalas mucho menores, o mayores. Para visualizar un átomo, o una galaxia situada a miles de años luz, es necesario recurrir a la huella que dejan. La frontera del átomo fue superada con creces recientemente por un equipo de investigadores con participación española- -Rubén Pérez y Pablo Pou, de la Universidad Autónoma de Madrid; y Óscar Custance, desde la Universidad de Osaka- Diseñaron un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) capaz de identificar y manipular átomos individuales en cualquier clase de superficies. Este tipo de microscopio de proximidad, al igual que su predecesor, el microscopio de efecto túnel de barrido (STM) no llega a ver el objeto o muestra a analizar, sino que capta su huella a partir de la interacción de fuerzas atómicas. al límite de difracción de la iluminación por láser efectuada sobre el objeto. Por su parte, Zhang, con su hiperlente en 3 D- -así prefiere llamarla- ha logrado una resolución cercana a los 130 nanometros. Estas enormes prestaciones logradas por ambas superlentes abren una nueva dimensión al campo de la óptica. Las resoluciones obtenidas por Smolyaninov y Zhang sólo son superadas por la microscopía electrónica- -por los denominados microscopios de fuerzas atómicas, o por los de túnel de barrido- pero estos microscopios no se basan en la óptica, sino en la interacción atómica: el observador no ve la muestra, sólo contempla su huella Igor Smolyaninov ha manifestado a la revista electrónica Physicsweb en cuyo último número aparecen reflejados ambos trabajos, que ahora el verdadero desafío reside en localizar la muestra a estudio- -por su reducidísimo tamaño- apenas llegas a ver si la tienes enfocada o no Más información sobre la investigación: http: www. physicsweb. org article s news 11 3 17 1 ABC Campo de imagen lejano