Terahertz, la última frontera del espectro electromagnético
Por Mercedes López
Ciudad de México. 28 de febrero de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- La región de la tecnología de los terahertz (THz) es lo que se conoce como la última frontera del espectro electromagnético —emisiones que se encuentran entre las microondas y el infrarrojo—. Para su estudio y avance científico tecnológico se encuentra el Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnología de Terahertz (Lancytt), que provee al país de infraestructura y conocimiento en esta rama.
El laboratorio se creó en 2015 como una iniciativa conjunta entre la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP), la Coordinación para la Innovación y Aplicación de la Ciencia y Tecnología (Ciacyt) y el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), a través de la convocatoria 2015 de Laboratorios Nacionales.
“El objetivo principal es aprovechar el espacio del espectro electromagnético que no está utilizado y qué aplicaciones tiene en las comunicaciones electrónicas, es decir, ahora con el avance en las comunicaciones en Internet va a ser esencial poder tener comunicaciones con más altas frecuencias, eventualmente vamos a llegar a una velocidad de comunicación en terabits por segundo y para ello se necesita convertirlas en frecuencias a terahertz”, explicó el doctor Francisco Javier González Contreras, director del Lancytt.
En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, comentó que esta banda del espectro electromagnético ha crecido en las aplicaciones de las diversas áreas como seguridad aeroportuaria, en la inspección de objetos de valor artístico y cultural, telecomunicaciones de alta velocidad, biología, bioquímica y física de materiales.
Un ejemplo son las aplicaciones de seguridad que se utilizan en los aeropuertos, donde se pueden ver las armas que estén escondidas en alguna maleta, o bien en paquetería con algún objeto prohibido.
Doctor Francisco Javier González Contreras.“Las áreas que más auge tienen desde el punto de vista comercial podrían ser la de comunicaciones y las imágenes en frecuencia de terahertz, hay ventajas muy importantes. En las comunicaciones existen altas frecuencias y en las imágenes las ondas pueden penetrar objetos sólidos como cartón, madera, entonces podemos ver cosas que estén escondidas”.
Líneas de investigación
El laboratorio está dividido en cuatro áreas principales de investigación: comunicaciones a frecuencias de terahertz, espectroscopia a frecuencia de terahertz (se utilizan métodos espectroscópicos para detección y análisis de sustancias), fabricación y diseño de dispositivos a frecuencias de terahertz, e imágenes a frecuencia de terahertz.
“Tenemos un laboratorio único en México para fabricar nanodispositivos donde su objetivo principal es utilizar las frecuencias de terahertz, uno de los logros es que utilizando esta tecnología nosotros podemos hacer dispositivos que captan radiaciones electromagnéticas a frecuencia de terahertz para aprovechar por ejemplo el calor de desecho; la radiación térmica está a 30 terahertz, entonces nosotros fabricamos antenas que captan esa radiación a 30 terahertz y la convierten en electricidad”, asentó el investigador.
Este proyecto forma parte del consorcio del Centro Mexicano de Innovación en Energía Solar (Cemie-Sol), es uno de los 22 proyectos aprobados en este consorcio y es una de las aplicaciones que se trabajan en el laboratorio.
Más expertos en terahertz
Francisco Javier González Contreras, nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), dijo que cada año realizan un taller de litografía electrónica, que es el método utilizado para fabricar los dispositivos en frecuencia de terahertz, y también una reunión mexicana de terahertz.
“Con esto capacitamos gente no solo de San Luis Potosí, sino de todo el país en el área de los terahertz. Lo que queremos con estas reuniones y talleres es que primero conozcan lo que se puede hacer con la tecnología de terahertz y después se interesen en especializarse en esta área”.
La UASLP ya cuenta con la licenciatura en nanotecnología, una maestría y doctorado en ciencias aplicadas, en donde se incluyen materias y proyectos de tesis en el área de los terahertz.
Lamentó que el porcentaje de artículos publicados en el área de terahertz por grupos mexicanos es menor a uno por ciento, por ello es necesario motivar a los jóvenes y poder tener presencia internacional en la investigación en esta área.
“La sede principal es la de San Luis Potosí pero tenemos otro laboratorio instalado en el CIO, con el doctor Enrique Castro, que atiende la parte de espectroscopia a frecuencia de terahertz. Hasta la fecha somos tres o cuatro grupos de investigación que trabajamos este tema en México”.
Con la formación de recursos humanos se puede hacer investigación en esta área, lo que generará desarrollos tecnológicos que se pueden patentar y, posteriormente, constituir empresas.
El reto de experimentar con frecuencias terahertz
El director de Lancytt explicó que la principal causa por la que no se trabaja en frecuencias de terahertz —y que había generado una distancia entre la electrónica y la óptica— es porque no existían en el mercado buenos emisores y detectores a estas frecuencias.
“Es muy difícil hacer experimentos a estas frecuencias, pero en los últimos años se ha avanzado mucho en esta área, ya hay buenos emisores en frecuencia de terahertz, con un costo no tan elevado, y en el área de los detectores somos pioneros en utilizar antenas para detección de radiación a estas frecuencias”.
Con estos dos dispositivos resueltos, se pueden hacer muchos experimentos, como evaluar cuáles son las características de ciertos materiales a frecuencias de terahertz. “En el laboratorio estamos trabajando con el grupo de investigación en diseñar metasuperficies a frecuencias de terahertz, que son superficies hechas regularmente con patrones metálicos que pueden funcionar como dispositivos ópticos convencionales como son las lentes ópticas, por ejemplo”.
En la ruta al liderazgo
De acuerdo con el especialista en México, hace falta gente capacitada en esta área, por ello se han ido incorporando materias en la maestría y doctorado para que la gente que egresa tenga conocimiento de esta tecnología.
“Queremos continuar con los talleres y la reunión mexicana de terahertz para poder difundir la tecnología, queremos que en México se realicen publicaciones; por ejemplo en el área de metamateriales y metasuperficies a frecuencia de terahertz, no hay ningún artículo publicado por mexicanos”.
Por último, destacó que a largo plazo sería posible posicionar a México como líder en alguna de estas áreas tecnológicas de terahertz y que esto derive en un impulso económico al país.
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