Anales de la RANM

147 A N A L E S R A N M R E V I S T A F U N D A D A E N 1 8 7 9 EL FOTÓN EN LA REVOLUCIÓN DE LA MEDICINA DEL SIGLO XXI José Miguel López-Higuera An RANM · Año 2019 · número 136 (02) · páginas 145 a 157 Desde que Theodore Maiman demostró el láser (acró- nimo, escrito en inglés, de amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) se contó, por pri- mera vez en la historia, con una fuente de luz intensa (muchos o muchísimos fotones) y muy monocromáti- ca, compuesta de fotones de muy similar longitud de onda y muy correlacionados tanto en el espacio como en el tiempo, lo que ofrece gran coherencia espacial y coherencia temporal entre los fotones que les posi- bilita viajar “juntos en grupo” sin apenas dispersar- se- al ser prácticamente de la misma frecuencia y fase. Con el láser, se contó con generadores de luz coheren- tes capaces de producir enormes flujos de fotones por emisión estimulada o fotones clónicos o “quasi-clóni- cos“ con posibilidad de viajar juntos largas distancias en haces de luz con divergencias muy pequeñas (ocu- pan prácticamente la misma área transversal en todo el camino) y con capacidad de enfocarse o concentra- se (mediante ingenios ópticos -lentes) en áreas muy pequeñas y, en general, con unas propiedades nunca logradas anteriormente. La disponibilidad de láseres hizo que pronto se vislumbrase la posibilidad de efec- tuar desarrollos y aplicaciones nunca imaginados; se decía, por aquel entonces, que “ el láser era una solu- ción en busca de problemas ” y, sin duda, un sector de aplicación que se visualizó fue el de la medicina. Debe entenderse que cuanto menos “clónicos” sean los fotones que genera una fuente, ésta será menos cohe- rente y más se alejarán de ofrecer las propiedades arri- ba indicadas. Un Diodo Emisor (LED) emite fotones por emisión espontánea en un espectro mucho más ancho (muchas más longitudes de onda entorno a la central) que un láser (véase figura 2) y por tanto es un dispositivo emisor (en tecnología de estado sólido) in- coherentes. Es de ser considerado que las fuentes de luz pueden emitir fotones en continuo o de forma pulsada (luz emitida durante un tiempo dado o duración del pulso - τ ) y que se puede o no repetir al cabo de un tiempo denominado de repetición, T. En la actualidad se cuen- ta con láseres que pueden emitir: en una gama muy va- riada de longitudes de onda; en rangos de intensidades que puede ser muy elevadas y láseres cuya duración del pulso (τ) puede ir desde el infinito (onda conti- nua), milisegundos, microsegundos, nanosegundos, picosegundos e incluso, fentosegundos (10 −15 s). Tabla 1.- Espectro de la LUZ Fotones ( Bandas) Longitudes Onda ( nm ) Frecuencia ( THz ) Energía ( eV) Rayos Gamma 1·10 -4 - 6 10 -6 3·10 7 - 5 10 8 1,24 10 7 - 206 10 6 Rayos X 0,5 10 -1 - 1·10 -4 6·10 4 - 3 10 7 2,48 10 -4 - 124 10 5 Ultravioleta UVC 100-280 3000 - 1070 12,4 – 4,42 UVB 280-315 1070 - 952 4,42 – 3,94 UVA 315-400 952 - 750 3,94 – 3,1 Visible ojo humano 400 -780 385- 750 3,1 – 1,59 Infrarrojo Cercano 780 - 1400 385 -214 1,59 – 0,885 Medio 1400 - 3000 214 - 100 0,885 – 0,413 Lejano 3000 -10 4 100 - 0,3 0,413 – 0,124 Figura 2. Ilustración de fuentes de luz en la que se aprecia un haz laser (a) que emite en el verde (555nm) y un LED que emite en el Rojo (b) con sus espectros de emisión. Se logran láseres cuya anchura espectral es solo de algunos KHz entorno, anchura que es 10 11 veces más pequeña que la frecuencia central de emisión (del orden de 10 14 Hz). Luz laser verde guiada por fibra óptica (d) Las diferentes características que la luz puede ofrecer, pueden ser explotadas ventajosamente en el campo de la salud y la medici- na tanto para diagnóstico, como para tratamiento, como para la realización de dispositivos o estructuras de interés para la misma. A B D C