La fotónica es una tecnología que maneja fotones y se encarga de dominar y controlar su flujo. Los fotones son los componentes más pequeños de la luz o de la radiación. Aunque sea difícil de creer la fotónica forma parte de la vida diaria, pero pasa inadvertida su importancia a nuestros ojos: la encontramos en los termómetros infrarrojos, pulsioxímetros, bisturís láseres, láseres para corregir la visión, lectores de códigos de barras, la iluminación LED y los dispositivos para medir la contaminación, entre otras muchas aplicaciones.
También la encontramos en la electrónica de consumo diario, como dispositivos móviles, equipos de cómputo, reproductores de DVD o Blu-ray y controles remotos de TV; en telecomunicaciones, particularmente en internet; en salud, a través de diversos tipos de cirugía y equipos quirúrgicos; en la industria manufacturera o en el mundo del entretenimiento con efectos holográficos o espectáculos con láser.
La versatilidad y la transversalidad de las tecnologías fotónicas las ha hecho cada vez más imprescindibles en nuestro día a día, sin que se haya determinado un límite para sus aplicaciones.
Un experto e impulsor de la ingeniería fotónica en el Politécnico es el profesor e investigador José Manuel de la Rosa. Hablamos de un inventor, un hombre de ciencia hiperactivo que ha desarrollado distintos prototipos o instrumentos con diodos láseres para el desarrollo de sistemas con aplicaciones concretas en el campo de la medicina, así como el apoyo a los futuros ingenieros fotónicos de nuestro país.
Doctor en Óptica por la Universidad de Berlín, sostiene en entrevista con Vértigo que la fotónica es muy importante para México, al ser la ciencia de la generación, modulación y utilización de la luz con múltiples aplicaciones sociales, ambientales e industriales.
Con el apoyo del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (Conahcyt) creó una máquina para revisar y diagnosticar biopsias incrustadas en parafina directamente, la cual trabajó en conjunto con especialistas del Hospital General de México Dr. Eduardo Liceaga y ha dado excelentes resultados.
Antes para realizar un diagnóstico de biopsias con la técnica tradicional se cortaba el tejido y se preparaba en láminas de cinco micrómetros para analizarlo en el microscopio, mientras que el sistema concebido por el doctor De la Rosa es más rápido y certero.
El académico apunta al respecto que “los expertos en fotónica deben escuchar a los médicos y estar atentos a sus requerimientos; por nuestra parte, nosotros le apuntamos con luz a todo y también somos los primeros en resolver por medio de la fotónica las demandas de aparatos para diagnóstico”.
Precisamente, en la prestigiosa revista científica Spectrochimica Molecular and Biomolecular Spectroscopy se publicó la investigación sobre el prototipo para diagnosticar biopsias incrustadas en parafina bajo el título Fluorescence spectroscopy on paraffin-preserved human liver simples to classify several grades of fibrosis.
El profesor de la ESIME trabaja estos desarrollos con sus alumnos, los cuales aprenden y se adueñan de las tecnologías fotónicas. Entre los más avanzados están Karen Roa-Tort, Josué D. Rivera Fernández, Suren Stolik y Alma Valor.
A punto de cumplir 60 años como politécnico —ingresó a la prevocacional en 1965, estudió Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica, así como la maestría en Instrumentación Electrónica—, es el orgulloso poseedor de siete patentes relacionadas con tecnología fotónica.
Siempre atento a los requerimientos de los especialistas en el campo de la medicina y en diálogo frecuente con ellos, actualmente se dedica al desarrollo de sistemas de instrumentos con diodos láseres para el desarrollo de sistemas con aplicaciones concretas en el campo de la salud.
De la Rosa cuenta a sus alumnos distintos episodios de su paso por Alemania, donde trabajó en el diseño de láseres gaseosos, con el fin de contagiar a las nuevas generaciones de ingenieros en Fotónica de la voluntad para innovar y emprender investigaciones trascendentes.
Cambio tecnológico
El grupo de instrumentación Fotónica y Biofotónica de la ESIME Zacatenco sobresale en innovación e inventiva: hasta hoy ha creado un fluorómetro de filtro para la detección de muy bajas concentraciones de PpIX usando detección sincrónica de doble fase y el Sistema espectroscópico para detección de contaminantes (usa como fuente la luz solar y permite detectar, a través de espectroscopia DOAS, componentes nocivos para la salud, como el dióxido de azufre).
Otros aparatos creados son el sistema de medición de Reflectancia Difusa Resuelta Espacialmente, para la determinación de parámetros ópticos de la piel como alternativa a la escala de Fitzpatrick; Sistema de caracterización óptica de tejido biológico; Pulsioxímetro de reflexión y Fuente multiespectral giratoria operada con pedal y acoplada a fibra óptica, para procedimientos endoscópicos.
Cabe resaltar que el doctor De la Rosa fue el principal impulsor del establecimiento de la carrera de licenciatura de Ingeniería Fotónica en 2020 en el IPN y en los últimos cuatro años se ha dedicado a formar a la primera generación de politécnicos próxima a egresar.
Al respecto, el actual coordinador del Departamento de Ingeniería Fotónica sostiene que la fotónica es un área multidisciplinaria con base en la óptica y es fundamental el conocimiento de ciencias básicas como física, mecánica, electricidad, electrónica, física cuántica y computación para que los estudiantes desarrollen la tecnología de instrumentos fotónicos y, de esta forma, el país genere sus propios equipos y especialistas en su operación.
“Aunque es una especialidad poco conocida, México cuenta con varios centros de investigación dedicados a esta tecnología y hay interés por captar a gente de nivel licenciatura que cuente con las bases para incorporarse con mayor facilidad a los trabajos de investigación que realizan. Incluso hay la oportunidad de trabajar, investigar e innovar en fotónica fuera del país: nuestros estudiantes ya reciben invitaciones para aplicar a posgrados en la materia”, subraya el especialista.
Apasionado por la fotónica, el experimentado docente e innovador apunta que “es relevante impulsar este conocimiento porque estamos llenos de tecnologías que importamos; mucho equipo funciona con luz y láseres; las técnicas de medición más exactas ocurren a través de la luz y estamos ante un cambio tecnológico en la industria, para lo cual debemos estar preparados”.
Medir el grosor de la capa de nieve
Ingenieros de la Universidad de Zaragoza, España, han utilizado la tecnología fotónica para crear un aparato de radar de banda ancha ultraalta (0.15-6 GHz) UWB para medir in situ el espesor de la nieve.
El instrumento aporta conocimiento físico sobre las propiedades del manto nivoso y principalmente datos relevantes de campo para investigar, comprender y predecir los procesos nivales.
Estas medidas proporcionan, además de la información hidrológica más básica (SWE), los datos para la elaboración de modelos matemáticos del clima, la evolución del manto nivoso y la predicción de avalanchas. Este aparato es promovido por el clúster de innovación tecnológica Secpho, que genera 165 patentes al año.