La holografía y sus aplicaciones - Mauricio Flores-Moreno | La Crónica de Hoy
Facebook Twitter Youtube Jueves 29 de Diciembre, 2016
La holografía y sus aplicaciones | La Crónica de Hoy

La holografía y sus aplicaciones

Mauricio Flores-Moreno

La holografía nació en 1947 para incrementar la resolución del microscopio de electrones. El término holograma proviene del griego “holos” y “gramma” interpretándose como “el todo en cada parte”, ya que a diferencia de una fotografía cada porción del holograma grabado contiene toda la información del objeto capturado; es decir: si una película holográfica se rompe, cada fragmento podrá utilizarse para reconstruir la imagen completa del objeto.
El término y la técnica fueron acuñados y desarrollados por el húngaro Dennis Gabor (Nobel de Física: 1971) utilizando en sus experimentos lámparas de mercurio. Un holograma es un patrón de interferencia, que es un patrón entrelazado que ocurre cuando dos o más ondas se juntan una con otra. Si usted lanza un pedrusco en un estanque, el choque en el agua producirá una serie de ondas concéntricas que se alejan del punto de contacto. Si usted lanza dos pedruscos al mismo tiempo, se forman dos conjuntos de ondas expandiéndose a partir del punto de contacto, intercalándose unas con otras en un arreglo de crestas y valles resultado de estas colisiones, conocido como patrón de interferencia. Cualquier fenómeno de la naturaleza que produzca ondas puede crear interferencia.
La luz es un fenómeno que se describe como onda; ejemplo de fuentes de luz artificiales incluyen láseres y lámparas convencionales.
Los láseres son útiles para formar patrones de interferencia, ya que son una fuente de iluminación pura (emiten un color). Utilizando la analogía del guijarro lanzado al estanque, el láser representaría a la piedrilla y al estanque perfecto para producir ondas ideales de altura constante expandiéndose uniformemente.
Un holograma se genera al dividir una luz láser en dos: un haz de iluminación que interactúa con el objeto (haz objeto) y el que no interacciona (haz de referencia); ambos colisionan en un medio que los registra. Si usted observa la imagen grabada en un holograma no le será posible observar imagen de objeto alguno, solo observara un patrón de anillos concéntricos.
Cuando dicho holograma se ilumina con el haz de referencia, una proyección tridimensional del objeto original aparecerá. Usted puede caminar alrededor de la proyección holográfica mirándola a diferentes ángulos al igual que lo haría con el objeto real; si trata de tocarla, comprobara que nada sustantivo se encuentra en ese espacio.
DESARROLLO. En 1962, Yuri Denisyuk grabó un holograma con luz blanca gracias a la combinación del principio físico de la holografía con técnicas de fotografía a color desarrolladas por Gabriel Lippman (Nobel de Física: 1908). La visualización isométrica del objeto es posible al iluminar el holograma con un bulbo convencional.
Mientras que 1968 Stephen Benton ideó la holografía por transmisión de luz blanca u holografía de arco iris. Al iluminar el holograma con luz blanca ordinaria se observa una imagen con brillantes, claridad y sensación de profundidad plus el efecto de los siete colores del arco iris que componen el espectro de la luz blanca potenciando las aplicaciones de holografía como una actividad lúdica y artística, iniciándose la producción en masa de hologramas e imprimiéndose etiquetas holográficas como códigos de seguridad en boletaje, publicidad y tarjetas de crédito.
La generación de imágenes tridimensionales en movimiento y cinematografía por holografía de luz blanca fue el siguiente paso lógico, incluyendo proyectores, espejos y pantallas holográficas, tecnología en desarrollo y que nos depara sorpresas que evolucionaran la industria del entretenimiento para la próxima década, ¿quién no se ha imaginado en una comunicación interactiva mediante proyección holográfica al estilo Star Wars?
Paralelamente, el desarrollo de procesadores rápidos y dispositivos electrónicos fotosensibles (CCD y CMOS), permitieron aplicar la holografía en investigación básica.
Las aportaciones de Leith y Upatnieks al desarrollo de la holografía fuera de eje fueron fundamentales. Las placas fotográficas para grabar hologramas fueron sustituidas por cámaras digitales. La reconstrucción de la imagen isométrica del objeto capturado digitalmente es mediante algoritmos computacionales y la imagen es desplegada en un computador. Este proceso se conoce como holografía digital.
La investigación de frontera utilizando holografía digital incluye combinarla con microscopios ópticos. Gracias a esta simbiosis, los tópicos de investigación abarcan el análisis de membranas y células vivas, localización y trazo de partículas, reconocimiento de patrones, tomografía de imágenes, caracterización de semiconductores, entre otras.
En el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) en León, México, el Grupo de Metrología Óptica cuenta con proyectos vigentes sobre aplicaciones de holografía digital microscópica para caracterización y cuantificación de parámetros biomecánicos en tejidos y células que proporcionen a especialistas en biología celular y áreas afines información que les ayude a comprender de manera metódica el comportamiento de las células sometidas a fuerzas de presión controladas o bien a comparar la elasticidad de tejido sintético enfocado a reemplazar y/o reparar tejido biológico dañado.
Particularmente estamos trabajando en la implementación de un arreglo holográfico microscópico que nos permita medir las deformaciones de diferentes células y membranas biológicas.
La información proporcionada sobre algunos parámetros biomecánicos cuantificados con la ayuda del microscopio holográfico, ayudaran a responder algunas preguntas que los especialistas en el área se hacen al crecer cultivos celulares en diferentes sustratos orgánicos y sintéticos, deformaciones en el núcleo de la célula y bajo qué condiciones se logra un cultivo útil. Esto es importante ya que permite entre otras cosas la generación de tejido sintético con capacidad de sustituir tejido orgánico dañado. Otra meta que buscamos alcanzar como consecuencia de los estudios realizados en este proyecto de investigación, es describir el papel que juegan las células endoteliales en la nutrición de diferentes tejidos y si es posible determinar las condiciones bajo las cuales permiten la propagación de enfermedades e inclusive cuantificar los factores de estrés que hacen que las células endoteliales faciliten la metástasis.
Finalmente, cabe señalar que el impacto de la holografía abarca el estudio de la organización cerebral y el concepto del universo holográfico. Si bien estas teorías suenan a ciencia ficción, han sido emitidas por renombrados investigadores en física cuántica y neurofisiología, como David Bohm, físico cuántico (Universidad de Londres) y Karl Pribram, neurofisiologo (Universidad de Stanford). Están convencidos de la naturaleza holográfica del universo y mente al no encontrar explicación a toda la fenomenología derivada de la física cuántica y a la falla de las teorías estándar para explicar claroscuros neurofisiológicos de cómo el cerebro percibe y procesa el mundo que nos rodea.

* Doctor en Ciencias (Óptica). Es investigador nivel I del SNI y Asociado en el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) en León, Guanajuato. 
www.cio.mx jmflores@cio.mx 
 

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