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Los Terahercios: entre Pinto y Valdemoro 2003-01-11


El río Pinto hace de frontera entre los pueblos madrileños de Pinto y de Valdemoro. Cuentan que en cierta ocasión un borracho iba desde Pinto a su casa de Valdemoro con unos colegas de juerga. Como el río Pinto es muy estrecho, el borracho saltaba de uno a otro lado. 'Ahora estoy en Pinto'. Otro salto. 'Ahora estoy en Valdemoro'... En éstas se cae en mitad del arroyo y sus acompañantes le preguntan: '¿Y ahora dónde estás?'. 'Entre Pinto y Valdemoro' fue la respuesta.

También dicen que la frase viene de que una vez el Rey ... pero esa es otra historia (Valdemoro )

Se han hecho láseres (luz) que han trabajado en frecuencias tan bajas como 100 Terahercios (os recuerdo que Tera es lo que en castellano llamamos billón: 10 elevado a 12).

Existen equipos de radio que emiten en frecuencias tan altas como 100 Gigahercios.

Se me olvidaba que no todos los que leen estas notas son físicos: tanto la luz como la radio son ondas electromagnéticas. La radio tiene frecuencias mucho más bajas que la luz.

Continuemos.

Digamos que hemos logrado trabajar en dos frentes diferentes: el de la radio y el de la luz. En el de la radio hemos llegado hasta frecuencias tan altas como los 100 Gigahercios. En la luz hemos logrado emitir en frecuencias tan bajas como 100 Terahercios.

¿Que qué lío, me dice usted? Tal vez lleve razón. Veamos si logro hacer una tabla con las frecuencias.

50-60 Hercios: Electricidad. Corriente alterna. 50 Hz en Europa, 60 Hz en USA.

Desde unos pocos KHz hasta 300 Mhz: Radio
Radio AM: 530 - 1 610 Khz
Radio FM: 87,5 - 107,9 Mhz

Ondas Cortas: 2 - 30 Mhz (Radio, TV, Radar...)

30-3000 MHZ: Hornos microondas (2 450 y 915 MHz), telemetría, control aéreo, telecomunicaciones, aparatos para imágenes médicas.

0 - 30 Ghz: Microondas, radar, altímetros, telecomunicaciones por satélites

30 - 300 Ghz: Radioastronomía, radiometereología, investigaciones

TERAHERCIOS: Alrededor de 1 Thz: No usado
Un poco por encima de 1 THz hasta 100 THz: Luz Infrarroja.
100 THz hasta cerca de de 1000 THz: Luz visible.

10 elevado a 15 hasta más allá de 10 elevado a 16: Ultravioleta

Desde 10 elevado a 16 hasta 10 elevado a 19: Rayos X.

(NOTA: Las frecuencias son aproximadas. Realmente hay solapes y a veces ciertas frecuencias se pueden considerar una cosa u otra. Por ejemplo, 10 elevado a la 16 a veces se considera ultravioleta y otras rayos X; según el autor.)

Por esta tabla podemos ver que la zona de 1 THz es una zona de nadie: entre Pinto y Valdemoro. No es radio, no es luz.

Las razones por las que ese segmento del espectro electromagnético aún no han sido conquistadas se debe a la diferente forma de producir ondas de radio y las de producir una luz láser.

Las ondas de radio se producen haciendo vibrar los electrones (en la antena) a las velocidades adecuadas. Hacerlo 1 billón de veces por segundo no es baladí. De hecho no se ha logrado.

La emisión láser se basa en buscar átomos o moléculas que puedan excitarse de modo que al caer del estado excitado al normal produzcan la frecuencia que se desea. Pero resulta que las frecuencias de 1 THz exigen unos 'saltos' que son 100 veces más pequeños que los láseres convencionales. Me explico: en los láseres convencionales los electrones se excitan a niveles energéticos que son 100 veces superiores a los necesarios para producir 1 THz. No es nada fácil encontrar materiales que tengan niveles de excitación tan pequeños.

Así que la radiación a 1 THz está en esa tierra de nadie, entre Pinto y Valdemoro, que no puede conseguirse haciendo vibrar electrones (radio) y no puede conseguirse por excitación/desexcitación de electrones en moléculas habituales.

Pero, los científicos e ingenieros se han puesto a ello y lo han logrado. Lo han logrado por la vía del láser. Es decir, han encontrado materiales (concretamente semiconductores con sustrato de Arseniuro de Galio) que permiten emitir a 1 THz. Mejor dicho, no han encontrado esos materiales, los han fabricado, los han dopado y los han superpuesto en capas de distinto grosos.

La idea es un poco compleja. Se hace una estructura cristalina de varios niveles... y se produce emisión en la banda de 1 THz.

El problema que había hasta principios del años 2002 es que los propios materiales que producían esa emisión, la absorbían.

Por suerte, a principio del año 2002, Alessandro Tredicucci, de Centro Nacional de Nacnociencia y Nanotecnología de Pisa, junto con colegas del Politécnico de Turín y de la Universidad de Cambridge, han conseguido hacer unas guías de onda (de 1 THz) que se embuten dentro de la estructura cristalina, de modo que la parte de radiación que entra en ellas sale sin ser absorbida.

Abundando en el tema. Dentro de las estructuras cristalinas que producen radiación de 1 THz se incluyen unas 'tuberías' que son capaces de transportar esa radiación fuera del Chip. De ese modo, aunque el propio Chip absorba gran parte de la radiación, la que llega a las 'tuberías' sale al exterior y es utilizable.

De momento funciona a 4,4 THz y tiene varios inconvenientes técnicos. Uno de ellos es que debe estar a 30º sobe el cero absoluto. Lo que lo hace de difícil aprovechamiento en muchos productos industriales.

El siguiente gran reto es aumentar esa temperatura.

Como consecuencia de estas investigaciones ha nacido una empresa, TeraView, que ha desarrollado productos para la industria médica, farmacéutica, etc.

Un ejemplo de la aplicación es el descubrir cánceres de piel. La radiación en esas frecuencias es capaz de penetrar un poco debajo de la piel y visualizarlo perfectamente. A diferencia de los rayos X no es ionizante (es decir, no produce cáncer); a diferencia de la ecografía se puede enfocar perfectamente.

Además, aunque no se sabe muy bien por qué, los cánceres de piel se ven extraordinariamente bien con esta luz.

Su naturaleza no-ionizante le permite un montón de interesantes posibles aplicaciones. Por ejemplo, si queremos analizar un chip ya empaquetado -es decir, ya puesto en su envoltura plástica-, hoy en día se hace con rayos X que lo destruyen. Es decir, la propia visualización destruye el objeto visualizado. Dado que los Terahercios penetran en la mayor parte de los plásticos, se puede analizar el Chip sin destruirlo. Sin que el propio análisis cambie la estructura del Chip.

Chip:
Su imagen en THz segun TeraView.

La Agencia Espacial Europea ha lanzado un nuevo programa llamado Star Tiger para estudiar las estrellas en esa gama de frecuencias.

Uno de los aspectos más curiosos -aunque quizá el menos interesante científicamente- es que las telas son transparentes y la piel humana aparece como metálica.

Es decir, visto con luz de Terahercios una persona aparece desnuda -sin ropas- pero su piel es como aluminio, algo parecido a las imágenes de TERMINATOR.

(Nota. La pista de este tipo de láseres me la dio la revista NewScientist de 14 de septiembrre de 2002. http://www.newscientist.com/)

Observación: lo aquí escrito son sólo notas en bruto para mis programas de radio. Si quiere una versión más elaborada, por favor, póngase en contacto conmigo.

Enviado por flexarorion a las 12:00 | 2 Comentarios | Enlace


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Comentarios

1
De: angel carreño Fecha: 2005-06-01 22:05

he adquirido un filtrador de agua que funciona a 60 hercios, en España se funciona con 50, pregunta existtre algun elemento en el mercado que rebaje los 60 a 50.
gracias
un cordial saludo
a.c.



2
De: francisco Fecha: 2006-07-30 12:32

Me gustaria preguntarle una pregunta que aunque simple, me trae de cabeza durante al menos los ultimos 15 años, y es como
es posible que amplificadores trabajando
a temperatura ambiental, su temperatura
de ruido se caracteriza por una temperatura mucho mas baja, yo he sacado
una conclusion que pienso pueda estar en lo correcto y es el siguiente:

El ruido termico se genera alli donde hay perdidas, aparte de que atenua la señal de entrada, un amplificador ideal no disipa la energia de entrada en forma de calor, esto no solo rebajaria su ganancia
si no que elevaria su ruido interno.
El amplificador presenta a su entrada una impedancia y sabemos que esto no es lo mismo que una carga, en una carga su ruido
es simplemente KTB.

El supuesto lo he deducido por analogia
con una linea de transmision con perdidas.

Ya se que el amplificador no es perfecto
y en el existen muchos mas tipos de ruido
aunque como su expectro es aproximadamente
plano le asignamos una equivalencia con respecto a una carga a una cierta
temperatura.

¿ Estoy en lo correcto?
Me interesa respuesta ya que para mi el tema es muy importante.

como curiosidad he encontrado tratados cientificos donde se indica que un receptor de radioastronomia es un cuerpo
negro a temperatura ambiental con lo cual
genera el mismo ruido que una carga o cuerpo negro.
La unica explicacion de este error
quizas sea la antiguedad del tratado
antes que se conocieran los amplificadores de bajo ruido no refrigerado. pertenece a la editorial MIR.
Moscu. Cerca del 0 absoluto.

Gracias de antemano.



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