Científicos belgas desarrollan sistema de luz infrarroja de onda corta de bajo costo para análisis químico no destructivo y maduración de frutas
El avance de la Universidad de Gante utiliza puntos cuánticos para unificar dos funciones en un solo dispositivo ultrarrápido, abriendo nuevas puertas para el análisis de alimentos, la visión en vehículos autónomos y la fotónica.
Investigadores de la Universidad de Gante han logrado un hito en el desarrollo de la tecnología óptica: la creación de un único componente compacto capaz de detectar y emitir luz infrarroja de onda corta (SWIR, por sus siglas en inglés). Este avance promete abaratar sustancialmente la fabricación de sensores avanzados y simplificar su integración en chips electrónicos.
La tecnología SWIR posee propiedades únicas frente a la luz visible convencional. Permite penetrar el polvo y la niebla densa, además de identificar materiales y sustancias biológicas mediante su «huella química». Sin embargo, hasta la fecha, los sistemas basados en esta luz resultaban costosos y técnicamente complejos debido a que requerían piezas separadas para la emisión (fuente de luz/LED) y para la detección (fotodetectores).
Superando un obstáculo de la física óptica
El principal desafío radicaba en que ambas funciones exigían características opuestas en el material: una detección eficaz de luz suele requerir capas activas gruesas, mientras que la emisión eficiente y a alta velocidad se beneficia de capas sumamente delgadas.
El equipo liderado por el Dr. Yu-Hao Deng, investigador postdoctoral de la Universidad de Gante y autor principal del estudio, resolvió este dilema mediante el uso de puntos cuánticos —microcristales aplicables de forma líquida directamente sobre microchips— combinados con un microrresonador óptico. Esta estructura ultradelgada amplifica la interacción entre la materia y la luz, permitiendo que el mismo dispositivo funcione indistintamente como fotodetector y como LED emisor de SWIR.
«Los puntos cuánticos pueden hacer que la tecnología SWIR sea significativamente más asequible. Hasta ahora se necesitaban componentes separados para emitir y detectar la luz, lo que encarecía la producción y complicaba el diseño. Este desarrollo unifica ambas capacidades», explicó el Dr. Deng.
Velocidad extrema y aplicaciones clave
Además de su tamaño compacto y menor costo, el dispositivo destaca por su velocidad de respuesta: registra la detección de luz en tan solo 2 nanosegundos y emite luz en 12 nanosegundos (una milmillonésima de segundo).
Este avance tiene un potencial transformador en múltiples industrias:
Sector agroalimentario: Análisis no destructivo de la composición química y maduración de frutas y alimentos, detectando niveles de humedad o azúcares sin dañar el producto.
Vehículos autónomos y navegación: Mejora sustancial en sistemas LiDAR y cámaras de navegación para «ver» a través de condiciones climáticas adversas como niebla o tormentas de polvo.
Microelectrónica y biomedicina: Integración directa en microchips ópticos, dispositivos biomédicos de diagnóstico y futuras tecnologías de comunicación inteligente.
