Una visión externa al México espacial

 

Guadalajara, Jalisco.  2016 (Agencia Informativa Conacyt).- En los últimos años, se ha dado un crecimiento en el sector aeroespacial del país que involucra esfuerzos de academia, industria y gobierno. En este sentido, el maestro Antonio Eduardo Gutiérrez Nava, de la Red de Talentos Mexicanos en el Exterior (RTM) Capítulo Alemania, presentó en el marco del International Astronautical Congress un análisis del impacto que tiene la colaboración internacional de distintas instancias en el desarrollo de la tecnología aeroespacial con el apoyo de la RTM y del Space Generation Advisory Council (SGAC). “México tiene el potencial de ser una fuerza económica en el sector espacial en los siguientes años”, expresó.

Instituciones de apoyo

La RTM —ahora Red Global MX— surgió en 2005 como iniciativa de la Secretaría de Relaciones Exteriores (SRE), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y la Fundación México-Estados Unidos para la Ciencia y la Tecnología (Fumec), y tiene como objetivo conjuntar talento mexicano residente en el extranjero para establecer proyectos de cooperación internacional alrededor del mundo; en el caso del sector espacial, la red cumple con esta labor.

De igual forma, SGAC, en soporte del programa de aplicaciones espaciales de Naciones Unidas, una organización sin fines de lucro que reúne a jóvenes estudiantes y profesionistas del sector espacial de todo el mundo, también tiene un papel importante en esta investigación. Dentro de su organización existen puntos de contacto nacionales que fungen como coordinadores de actividades en cada nación con el fin de enlazar y ofrecer oportunidades a jóvenes interesados en el área. En este caso, el maestro Gutiérrez Nava es uno de los puntos de contacto nacionales de México en SGAC.


Cómo impactar al país


Según el análisis presentado por Gutiérrez Nava, en 2011 existían 238 compañías de la industria aeronáutica en México con un crecimiento de 20 por ciento año con año y más de 30 mil empleados. Además, esta industria generó cuatro mil 337 millones de dólares en 2011.

Estas cifras pertenecen al sector de manufactura y suministros en el país que ha demostrado una gran eficiencia de producción, misma que ha sido aprovechada por compañías internacionales como Safran Group, Honeywell o Bombardier, entre otros. “México se mantiene como uno de los países con costos óptimos de manufactura en cuanto a componentes aeroespaciales solo por debajo de la India y China”, añadió.

No obstante, el sector espacial no se ha desarrollado de gran forma en México tal como en otros países en vías de desarrollo por causas como la falta de infraestructura y conocimiento debido, en ciertas ocasiones, a restricciones políticas como el International Trade in Arms Regulations (ITAR), que limita la diseminación de colaboración internacional especializada en el área.

Otro factor a considerar es la insuficiente inversión del gobierno en el tema al compararse con agencias espaciales internacionales. Esto ocasiona que objetivos como el desarrollo de cohetes o satélites completos no puedan realizarse en cortos o medianos plazos por las cantidades de recursos monetarios y de conocimiento que estos requieren. “Una necesidad emergente para esta industria mexicana es la certificación espacial en procesos de manufactura, así como el conocimiento y valor agregado para el diseño de subsistemas espaciales”, expresó.

Para mitigar esto, el gobierno ha trabajado para apoyar el creciente sector espacial por parte de la Agencia Espacial Mexicana (AEM) y el Conacyt con apoyos como el Fondo Sectorial o acuerdos con distintas universidades internacionales para la formación de recursos humanos, así como estancias y programas educativos y de divulgación.

Respecto a la formación de capital humano, los recursos capacitados en ingeniería y tecnología ascienden a más de 745 mil graduados en carreras relacionadas al año que representa un 30 por ciento de los graduados en México anualmente. De este primer número, 25 mil tienen conocimientos respecto al área aeroespacial que pueden ser utilizados para el desarrollo nacional aeroespacial.

 

Intercambio de ideas

La Red Global MX, basada en el conocimiento de los factores presentes en México, se enfoca en colaborar en aspectos como la promoción, desarrollo y soporte con el sector espacial desde el extranjero. Organismos como la Red y SGAC trabajan en México para crear estrategias de desarrollo espacial, promover la importancia de este, colaborar con el desarrollo de altas capacidades en los recursos humanos o asesorar distintas investigaciones en redes de colaboración, entre otras. “Por ejemplo, SGAC ha organizado conferencias para dar a conocer a los jóvenes la organización y los beneficios del espacio”, agregó.

“El sector espacial mexicano debe enfocarse en la transferencia de tecnología y aprovechar otros sectores industriales para saltar al sector espacial global”, finalizó el maestro Antonio Eduardo Gutiérrez Nava.

 

Violencia y adolescencia, combinación de riesgo para la enfermedad mental

Por ser la violencia una de las principales causas de fallecimiento en jóvenes en México y ante el aumento en las estadísticas de este problema en la población adolescente y joven del país, los representantes de la Asociación Mundial de Psiquiatría (WPA, por sus siglas en inglés), la Asociación Psiquiátrica Mexicana (APM), y el Instituto Nacional de Psiquiatría Dr. Ramón de la Fuente Muñiz (INPRFM), presentaron y firmaron hoy una Declaratoria Conjunta sobre la Violencia a fin de establecer actividades de prevención y tratamiento.

Como parte del Foro Adolescencia y violencia que se realizó en las instalaciones del INPRFM se dio a conocer dicho documento, que tiene como objetivo “establecer los lineamientos que la psiquiatría considera fundamentales para la prevención, el diagnóstico, el tratamiento y la rehabilitación de los adolescentes en riesgo de desarrollar o que ya cuentan con trastornos mentales”.

De acuerdo con la directora general del INPRFM, María Elena Medina-Mora Icaza: “En día y medio se discutió cómo deberíamos de atender el problema, cómo nos está afectando y hacia dónde deberíamos de ir con el apoyo de todas las personas que trabajan en el tema, incluidas instituciones y las asociaciones de la sociedad civil”.

La Declaratoria es resultado, dijo, de las discusiones entre cien especialistas participantes que abordaron temas como trastornos mentales, población migrante, uso de drogas, suicidio, y duelo debido a suicidio y desaparición de personas. “El tema principal que se tocó fue el de la adolescencia como un momento de gran riesgo, y la violencia, que afecta a la población en general y es factor de riesgo para la enfermedad mental”, señaló la integrante de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC).

Algunas de las cifras dadas a conocer en la conferencia de prensa de este día, “son las agresiones, accidentes de transporte y suicidio las principales causas de fallecimiento en jóvenes entre 15 y 29 años de edad en el país, representando el 50.4% de las muertes en hombres dentro de ese grupo de edad y el 26.8% de las defunciones en mujeres jóvenes”.

Tomando como base la Declaratoria, los trastornos mentales en México afectan al 23% de su población a lo largo de la vida, y cerca de la mitad de los casos dan inicio durante la adolescencia y la vida adulta joven. La pobreza, las diferencias culturales, el género, la violencia y las políticas de salud son determinantes socioculturales de la salud mental.

Además, se identificó que la inseguridad y la violencia en nuestro país aumentan el riesgo y pueden desencadenar distintas enfermedades mentales, y los adolescentes y otros segmentos de la población mexicana son especialmente vulnerables.

En el tema de suicidio Medina-Mora destacó que la edad media para la ideación, el plan y la intención es alrededor de los 15 años, y en el caso de los hombres también se presenta esta circunstancia en la tercera edad. Recomendó a los padres detectar algunos factores de riesgo en los adolescentes como “falta de sueño, cambio en conductas, no salen, cambian de amigos o empiezan a tener amistades problemáticas, comienzan con el uso de sustancias, etcétera; ante estas señales lo mejor es hablar de ello y consultar a un especialista”.

Las cifras más recientes en este rubro arrojan que en 2014 un total de 1 538 jóvenes de entre 15 y 29 años se quitaron la vida voluntariamente. El dato llama la atención de los especialistas, ya que los indicadores han ido en aumento: de 1990 a 2012 la tasa de suicidios creció 104 %, pasó de 2.2 a 4.7 casos por cada cien mil habitantes. Las entidades con mayor incidencia son Aguascalientes, Quintana Roo y Campeche.

 

Las medidas


A través de la Declaratoria Conjunta sobre la Violencia, las instituciones proponen lineamientos de acción e intervenciones para prevenir, tratar y rehabilitar a los adolescentes y poblaciones vulnerables víctimas y sobrevivientes de la violencia en México.

A las autoridades nacionales proponen la creación de la Ley General de Salud Mental a nivel nacional, para constituir un instrumento legal para la protección de la salud mental de la población mexicana en general, y en especial de las poblaciones en condiciones de vulnerabilidad y personas afectadas por trastornos mentales.

Según Dinesh Bhugra, presidente de la WPA, “se tienen que impulsar estas medidas si queremos hacer un cambio en el tema de la salud mental”.

Otras medidas que surgieron luego de la mesa de trabajo que se realizó hoy en el INPRFM tuvieron que ver con trastornos mentales, población migrante, uso de drogas, suicidio y duelo debido a suicidio y desaparición de personas.

En este último tema Chávez-León anunció la creación de una sección académica multidisciplinaria dentro de la APM llamada “Sociedad, Psiquiatría y Derechos Humanos”, a cargo de la doctora Deni Álvarez Icaza, con el fin de estudiar y tratar la problemática con deudos, víctimas y sobrevivientes de las personas desaparecidas. “Pretendemos formar especialistas en el área e incorporar a personas relacionadas con la salud mental como sociedad civil, antropología y sociología. Es un tema muy importante y desafortunadamente lo será más cada vez”.

Se ha observado que las personas con familiares desaparecidos presentan tendencias a desarrollar patologías de ansiedad, el trastorno de estrés postraumático y conductas suicidas. En esas comunidades se requiere de un médico de primer contacto, psiquiatra, psicólogo, trabajador social, enfermero y sociedad civil que quiera ayudar a erradicar la violencia; en ese sentido, indicó que desde la asociación buscan dar cursos de preparación a los interesados en contribuir a su solución.

En el 50 aniversario de la Asociación Psiquiátrica Mexicana se realizará un congreso del 18 al 20 de noviembre en la Ciudad de México y se propuso reconocer con un premio los trabajos periodísticos de los medios de comunicación que promuevan la salud mental.

Panorama de la biotecnología en México

 

Ciudad de México. (Agencia Informativa Conacyt).- El doctor Francisco Kuri Breña Romero de Terreros es un investigador mexicano que está inmerso en la implementación de los avances científicos desde su puesto como director de nuevos desarrollos de la compañía Landsteiner Scientific, actividad que califica de “increíble”.


Con estudios en química en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), maestría en química orgánica, así como doctorado en química orgánica y biotecnología, como experto en la materia reconoce que si bien la biotecnología en el país cuenta con un muy buen nivel, “siempre se puede estar mejor”.

No obstante, recuerda que México cuenta “con una vocación biotecnológica tradicional” como en el caso de la elaboración de una de las bebidas más ancestrales: el pulque. Sin embargo, la evolución de esta especialidad ha sido tal que ya se cuenta con un Instituto de Biotecnología, hasta los centros de investigación al respecto.


Para el experto, fuera de los países de primer mundo o pioneros como la Unión Europea, Estados Unidos, Japón, Canadá, México es uno de los mejores en el rubro e incluso con muchas aportaciones al respecto.

En materia de proteínas recombinantes, recuerda el doctor Kuri Breña, en 1987 la correspondiente a insulina humana fue una aportación de un científico mexicano, el también doctor Francisco Bolívar Zapata, con el plásmido pBR322, descubrimiento que en la actualidad se ha convertido en algo muy “común” para todos, pero baste recordar que gracias a eso se cuenta con insulina recombinante y ahora todos los pacientes diabéticos pueden controlarla, llevar una vida relativamente normal y con una calidad de vida óptima.

El anterior es solo un ejemplo que permite observar con mayor claridad las aportaciones de los científicos mexicanos a la biotecnología, así como en su momento ocurrió con la biotecnología vegetal y la agrobiotecnología.

Desde luego, como toda “ciencia nueva”, la biotecnología ha provocado cierta resistencia: hay quienes creen que no es “bueno porque se está jugando a Dios, pero no estás jugando a Dios, simplemente estás haciendo uso de información que antes no teníamos”, recalca el especialista.

Se trata de no estar tan acostumbrados a este tipo de trabajos, señala el investigador, ya que es parte de la evolución, el crecimiento y la fortaleza científica de los propios investigadores. Es muy importante no perder el ímpetu, ya que se trata de áreas estratégicas de la economía.

"México, al ser una economía emergente, debe de contar con la capacidad científica para poder discutir al nivel, sin perder la perspectiva de que no somos Alemania o Francia", recalca.


Legislar sobre biotecnología

Una de las especialidades del doctor Kuri Breña Romero de Terreros es, precisamente, el apartado legal de la biotecnología. Como él mismo recuerda, ha tenido la suerte y fortuna de participar en este proceso, desde antes que existiera la legislación en México, hasta la discusión de normas, leyes y la modificación a la Ley General de Salud en el país con respecto a biotecnología, con base en lo que explica las múltiples razones por la que es importante legislar al respecto.

No obstante, también afirma que hacer leyes no significa que todos vayan a cumplirlas y tampoco que entre más leyes existan, mejor, sino que deben de anteponerse los fundamentos éticos a la hora de crearlas, teniendo por objetivo alcanzar el bien común.

En el caso de la ciencia y la biotecnología en particular, es muy importante tener en cuenta estos fundamentos, puesto que se trata de disciplinas que, por tener aplicaciones prácticas, impactan directamente a la población, ya sea porque son consumidores de medicamentos, diagnósticos o hasta alimentos, por lo que es de vital importancia asegurar que esos productos sean de calidad.

“Una vez que la ciencia se aplica, obviamente quieres remuneración por tu conocimiento y tu trabajo, eso se protege mediante las patentes (la propiedad industrial y la propiedad intelectual), lo que te da un tiempo en el que mantienes el monopolio legal. Una vez que se vence la patente, es legal que alguien con la misma tecnología o el mismo conocimiento pueda fabricar el mismo producto para que, por la ley de la oferta y la demanda, los precios bajen y se pueda atender a un número más amplio de personas”, señala el experto.

El químico concluye que lo anterior es precisamente el argumento preponderante a la hora de legislar en materia de biotecnología, es decir, evitar cuestiones que no están enfocadas en el bien común. En esto, las normas ayudan a verificar “si eso está bien hecho o no y que no se afecta con ello a terceros”.

Agua contaminada, una amenaza latente en México

 

Ciudad de México. 28 de octubre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Si bien el agua es factor determinante para el desarrollo tanto económico, político y social del ser humano, también puede ser una amenaza latente para la población y un “dolor de cabeza” para empresarios y gobernantes. La contaminación del agua puede representar epidemias y enfermedades crónicas, indicó Citlalli Aidee Becerril Tinoco, investigadora del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) adscrita al Centro Interdisciplinario de Estudios Metropolitanos (Centromet).

 

La especialista en evaluación del impacto ambiental señaló que en México la contaminación del agua es un problema grave ya que en el país hay 260 sitios clasificados como fuertemente contaminados, más otros tantos que son considerados como contaminados.

Dichos sitios altamente contaminados se localizan principalmente dentro de las cuencas hidrológico-administrativas Aguas del Valle de México, Balsas, Lerma-Santiago-Pacífico, Pacífico-Sur y Península de Baja California, mencionó.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, la investigadora resaltó algunos de los riesgos latentes, principalmente para las ciudades, al tener altos niveles de agua contaminada.

 

Los lugares más contaminados

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cuáles son las ciudades que registran los mayores niveles de contaminación del agua en México?

Citlalli Aidee Becerril Tinoco (CABT): Me parece importante mencionar que todas las ciudades mexicanas tienen diversos grados de contaminación, tanto de los cuerpos de agua superficiales como de sus acuíferos.

No obstante, hay casos críticos, por ejemplo, Pachuca, en donde el agua se ha contaminado con cianuro (muy usado en la actividad minera) y aunque ahora esta actividad ha disminuido, los restos de los materiales utilizados para esta actividad siguen teniendo efectos negativos, tanto en el agua como en la salud de la población.

Otro caso severo es el de Lerma, Estado de México, en donde el río Lerma se ha contaminado por las descargas de aguas residuales, industriales, desde la cabecera del río y sigue su curso con distintos grados de contaminación, a lo largo de la cuenca Lerma-Chapala-Pacífico.


Un caso más es el de la Ciudad de México, donde cada día se contamina el agua que se usa con fines domésticos e industrial. El caso de esta gran ciudad es importante porque se debe resaltar que la CDMX importa agua limpia de otras cuencas y exporta aguas negras hacia la zona del Mezquital.

AIC: ¿Cuáles son los principales agentes contaminantes del agua en las ciudades y metrópolis?

CABT: Desechos domésticos, PET y otros plásticos, materiales derivados de la actividad industrial, residuos sólidos urbanos, los cuales al depositarse en tiraderos de basura generan lixiviados que, a su vez, se infiltran y contaminan los acuíferos, aceites, entre otros.

AIC: ¿Cuántos litros de agua se contaminan al día en las ciudades?

CABT: No tengo el dato preciso, pero según datos presentados en las Estadísticas del Agua en México y “de acuerdo con los resultados de las evaluaciones de calidad del agua para los tres indicadores [demanda bioquímica de oxígeno a cinco días (DBO5), la demanda química de oxígeno (DQO) y los sólidos suspendidos totales (SST)] aplicadas a los sitios de monitoreo en 2013, se determinó que 260 sitios están clasificados como fuertemente contaminados en algún indicador, en dos de ellos o en todos”, con respecto a un poco más de dos mil 600 sitios de monitoreo.

Cabe resaltar que 260 sitios resultaron evaluados como altamente contaminados; sin embargo, la cifra aumenta con los sitios que en los resultados de los análisis son calificados como “contaminados”.

Los sitios altamente contaminados se localizan, principalmente, dentro de las cuencas hidrológico-administrativas Aguas del Valle de México, Balsas, Lerma-Santiago-Pacífico, Pacífico-Sur y Península de Baja California.

Además, algunas de las cuencas con mayor número de sitios calificados como contaminados son Aguas del Valle de México, Balsas, Lerma-Santiago-Pacífico, Pacífico-Sur, Cuencas Centrales del Norte, Noroeste, Pacífico Norte, Península de Baja California y Frontera Sur (en cuanto a SST), por mencionar las más contaminadas.

AIC: ¿Qué impacto tiene la contaminación del agua en las ciudades?

CABT: La contaminación del agua genera impactos negativos en las ciudades porque, de manera directa e indirecta, puede causar efectos nocivos en la salud de la población, ya sea en el corto, mediano o largo plazo, depende del tipo de contaminantes.

En los registros históricos se han encontrado distintos casos de ciudades con enfermedades como cólera, por mencionar alguna. Otros impactos negativos son la contaminación visual y la afectación a los sistemas sociales y ecológicos por tener cuerpos de agua contaminados.

AIC: ¿Cuál es el costo de la contaminación del agua?

CABT: El costo monetario es complejo de determinar; sin embargo, el costo también se ve reflejado en la degradación del ambiente, en afectaciones a la salud, en pérdida de biodiversidad tanto al interior de las ciudades como en la periferia, en los olores provenientes de las alcantarillas y percibidos de manera constante por la población, la contaminación de cuerpos de agua subterráneos por la infiltración de contaminantes; además del mal aspecto que llegan a tener los cuerpos de agua superficiales.

 

Posibles soluciones

AIC: ¿Qué se podría hacer para combatir la contaminación de agua?

CABT: No permitir que se regresen aguas de desecho sin tratamiento previo a los cuerpos de agua. Además de invertir en el tratamiento de agua y en el mantenimiento de las plantas tratadoras de aguas residuales y domésticas.


Asimismo, es necesario invertir en educación, investigación (tanto de ciencias ambientales, ciencias sociales, ciencias duras, ingenierías e innovación) y en campañas para el cuidado de los cuerpos de agua.

También es importante hacer campañas de reforestación y recarga de acuíferos, ya que al reducir la contaminación del aire y suelo disminuye la contaminación del agua.

AIC: ¿Estas medidas son costosas?

CABT: Son altamente costosas las que tienen que ver con el tratamiento de aguas residuales y domésticas, pero vale la pena invertir en ello. Hay otras que no son tan costosas, pero es importante ser constantes y no permitir que los periodos de gobierno afecten la continuidad de los proyectos.

Por ejemplo, en los países nórdicos, el pago de impuestos se usa, entre otras cosas, para el tratamiento del agua en las zonas urbanas y como resultado se tienen ríos y lagos limpios, con belleza natural y paisajística, además de espacios sanos que pueden ser utilizados, sin peligro para la salud de la población, para actividades recreativas y atracción de turismo.

En Suiza, por ejemplo, el agua tratada, vertida nuevamente a los lagos, regresa con alta calidad, con calidad de agua potable, que incluso podría ser ingerida sin que cause afectaciones a la salud.

AIC: ¿Cómo puede la población ayudar a evitar la contaminación del agua?

CABT: Separando los residuos sólidos que desechan de sus hogares, eso se ve reflejado en el tipo de residuos que llega a los depósitos de basura y rellenos sanitarios, cuando los hay.

Además pueden evitar verter aceites al agua que se desecha, disminuir el consumo de botellas de PET (aguas, refrescos, jugos, etcétera), porque muchos de estos materiales, al ser desechados, se incorporan a los materiales contaminantes de ríos y mares y el volumen de PET en estos es sorprendentemente alto.

Encuentran nuevas propiedades ópticas que podrían revolucionar la tecnología

 

Ciudad de México. 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Israel de León Arizpe, investigador en la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), en colaboración con otros dos investigadores de la Universidad de Ottawa y de la Universidad de Rochester, encontró nuevas propiedades de óptica no lineal en el óxido de indio y estaño, lo cual podría contribuir a mejorar el aprovechamiento y la aplicación de la fotónica que se encuentra presente en diversas tecnologías en la vida cotidiana, como en el Internet.


En entrevista, el especialista indicó que las aplicaciones de la fotónica dependen en gran medida de la llamada óptica no lineal, es decir, de la diferente forma en que se comportan los materiales en función de la intensidad de luz que pasa a través de ellos. Cuanto mayor es la no linealidad de un material, más aplicaciones tecnológicas puede tener.

Este grupo de investigadores, en el cual participa De León Arizpe, encontró que el óxido de indio y estaño tiene una no linealidad hasta mil veces mayor que la de otros materiales conocidos.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿En qué consistió su investigación?


Israel de León Arizpe (ILA): Una de las propiedades ópticas más importantes de los materiales es la permitividad. Ciertos materiales poseen una permitividad cercana a cero en un rango determinado de frecuencias. A estos materiales se les conoce como materiales con “épsilon cercana a cero”.

Las propiedades ópticas de estos materiales en su región “épsilon cercana a cero” son muy inusuales, y una de estas propiedades es la tendencia a presentar una respuesta óptica no lineal muy grande.

En nuestra investigación, estudiamos la respuesta óptica no lineal de uno de estos materiales. En particular, investigamos cómo el índice de refracción y absorción del material es afectado por la intensidad de la luz que es aplicada; también investigamos las características temporales del fenómeno no lineal.

El material que seleccionamos para esta investigación es el óxido de indio dopado con estaño (conocido como ITO, por sus siglas en inglés), el cual tiene una región “épsilon cercana a cero” en el rango infrarrojo de frecuencias (aproximadamente a una longitud de onda de mil 200 nanómetros).

Los resultados de nuestra investigación muestran que la respuesta óptica no lineal del ITO es sumamente grande y rápida; en particular, demostramos que la respuesta no lineal de este material en la región “épsilon cercana a cero” puede ser más grande que su respuesta lineal, lo cual no tiene precedente.

AIC: ¿Cómo realizaron la investigación?

ILA: La parte experimental de nuestra investigación consistió en emplear la técnica Z-scan para determinar el cambio del índice de refracción y de absorción del material en función de la intensidad de la luz.

La técnica Z-scan es una técnica muy popular para determinar estos parámetros. Consiste en enfocar un haz de luz láser usando un par de lentes y después trasladar la muestra a lo largo del haz de luz pasando por el foco.

De esta manera, la muestra es expuesta a diferentes intensidades (más intenso en el foco y menos intenso lejos de él) y mediante el análisis de la luz transmitida a través del material es posible determinar el cambio del índice de refracción y de absorción del material en función de la intensidad aplicada.

Estos experimentos se realizaron en un rango de frecuencias ópticas que abarcan la región “épsilon cercana a cero” del material.

También realizamos mediciones experimentales que nos permitieron determinar la rapidez de la respuesta no lineal del material. Para esto utilizamos una técnica conocida como pump-probe.

Esta técnica consiste en medir la transmisión de la luz a través del material utilizando un pulso ultracorto de luz láser de baja intensidad, mientras que un segundo pulso de alta intensidad es usado para inducir el efecto no lineal en el material.

Durante el experimento, el desplazamiento temporal entre los dos pulsos es controlado de una forma muy precisa para extraer la información dinámica de la respuesta no lineal.

La duración de los pulsos láser empleados en el experimento fue de 100 femtosegundos (un femtosegundo es una milbillonésima parte de un segundo). Esto se traduce a una precisión en nuestras mediciones temporales de 200 femtosegundos.

La parte teórica de nuestra investigación consistió en desarrollar un modelo fenomenológico que describe la magnitud de la respuesta no lineal y la información dinámica extraídas con nuestros experimentos.

El modelo desarrollado se basó en un análisis dinámico del calentamiento de los electrones libres del material, el cual resulta de la absorción de la energía de la luz láser por estos electrones y el subsecuente efecto que este calentamiento tiene en el índice de refracción y absorción del material.

AIC: ¿Qué resultados obtuvieron?

ILA: Nuestros resultados experimentales indican que la respuesta no lineal del ITO a frecuencias dentro de la región “épsilon cercana a cero” puede ser hasta mil veces más grande que la respuesta no lineal a frecuencias lejanas a esta región.

Esto quiere decir, por ejemplo, que a frecuencias en el rango infrarrojo de la luz, dentro de la región “épsilon cercana a cero” del material, uno puede observar cambios en el índice de refracción y en la absorción del material que son mil veces más grandes que aquellos observados a frecuencias en el rango visible de la luz.

Además, nuestros resultados muestran que la respuesta no lineal del ITO es sumamente rápida. Las mediciones experimentales obtenidas con la técnica pump-probe indican que el tiempo de la respuesta no lineal del material es de 200 femtosegundos o menos, y el tiempo de recuperación del material es de aproximadamente 360 femtosegundos.


Finalmente, nuestros resultados muestran que la magnitud de la respuesta no lineal del ITO en la región “épsilon cercana a cero” puede ser más grande que la magnitud de la respuesta lineal del material. En particular, demostramos que el cambio en el índice de refracción causado por la respuesta no lineal puede ser hasta 170 por ciento el valor lineal del índice de refracción.

AIC: ¿Por qué es importante el hallazgo?

ILA: Los resultados que obtuvimos son importantes por varias razones: primero, la magnitud de la respuesta no lineal que hemos observado establece un nuevo récord en la óptica no lineal.

Esta respuesta no lineal es cientos de veces más grande que la de semiconductores como el arseniuro de galio (GaAs), el cual se considera como un material con una no linealidad muy grande; también es aproximadamente cinco veces más grande que la respuesta no lineal de metamateriales ópticos altamente no lineales desarrollados recientemente.

Segundo, porque la respuesta no lineal es sumamente rápida; por ejemplo, el tiempo de recuperación de 360 femtosegundos que hemos obtenido significa que este material podría ser utilizado para procesar información óptica a velocidades (o con un ancho de banda) mayores de 1.5 terahertz (THz).

Tercero, porque el cambio en el índice de refracción debido al fenómeno no lineal se traduce a 170 por ciento del valor lineal del índice de refracción. Esto es, el índice de refracción cambia de un valor de 0.4 (el valor lineal) a un valor máximo de 1.14. La magnitud de este cambio, así como la velocidad a la que este sucede, no tiene precedentes.

AIC: ¿Qué impacto tiene en la óptica?

ILA: Generalmente la magnitud de la respuesta no lineal de los materiales es muy pequeña comparada con la magnitud de la respuesta lineal. De hecho, la teoría de óptica no lineal que aprendemos en los libros de texto tradicionales tiene como premisa que la respuesta no lineal del material es solamente una perturbación a la respuesta lineal.

En cambio, nuestros resultados muestran claramente que este no es el caso en la región “épsilon cercana a cero”. Por esta razón, pienso que nuestra investigación introduce un nuevo paradigma en la óptica no lineal. Creo que estos resultados abren nuevas avenidas de investigación, tanto experimental y teórica, para entender mejor los mecanismos que dan pie a fenómenos ópticos no lineales no perturbativos, como el que hemos demostrado.

AIC: ¿Qué aplicaciones podría tener?

ILA: La aplicación más obvia es la de modulación de señales ópticas y procesamiento óptico de datos. Por ejemplo, al cambiar la absorción del material por medio de un pulso óptico de control, podemos modular la intensidad de una señal óptica. De manera similar, al cambiar el índice de refracción del material por medio de un pulso óptico de control, podemos modular la fase de la señal óptica.

De esta forma, podríamos desarrollar un switch óptico, cuyo estado (abierto o cerrado) es controlado por otra señal óptica. Este tipo de funcionalidad, es decir, el control óptico de señales por medio de otras señales ópticas (a diferencia del control de señales ópticas por medio de señales eléctricas) es indispensable en el desarrollo de dispositivos de procesamiento óptico de datos a muy alta velocidad.

AIC: ¿Cómo podría cambiar o impactar las tecnologías de la vida cotidiana, como los teléfonos inteligentes o el Internet, que están basadas en la fotónica?

ILA: Creo que es muy temprano para conocer el verdadero potencial que este material tiene para impactar las tecnologías de la vida cotidiana, ya que hay muchos otros factores que influencian el desarrollo de estas tecnologías. Sin embargo, pienso que este material tiene mucho potencial para desarrollar dispositivos nanofotónicos que pudieran ofrecer ventajas importantes a las formas tradicionales de manipulación de luz que se utilizan actualmente en estas tecnologías.