Investigadores de la Universidad de Cantabria proponen un nuevo método para analizar la propagación de la luz en medios

SANTANDER, 30 Mar. (EUROPA PRESS) -

Los investigadores Noé Ortega Quijano y José Luis Arce Diego, del Grupo de Técnicas Ópticas Aplicadas de la Universidad de Cantabria (UC), han desarrollado un nuevo método que permite describir la interacción de haces de luz tridimensionales con medios ópticos anisótropos (que son los que presentan distintas propiedades según la dirección considerada).

Los resultados se recogen en un artículo publicado el pasado lunes 25 de marzo en la prestigiosa revista "Optics Express", perteneciente a la Optical Society of America (OSA) y reconocida internacionalmente como una de las publicaciones con mayor prestigio e índice de impacto en el campo de la Óptica.

Hasta la fecha, los diferentes métodos que se empleaban para describir la interacción óptica con diferentes tipos de medios asumían que la luz se podía describir como una onda plana transversal. En consecuencia, el problema se limitaba a una geometría bidimensional.

Uno de los métodos bidimensionales más conocidos y ampliamente utilizados es el cálculo de Jones, propuesto inicialmente por R.C. Jones en 1941.

Sin embargo, durante los últimos años se ha producido un interés creciente por numerosas aplicaciones que conllevan cambios en la dirección de propagación, así como campos ópticos no transversales.

Algunos ejemplos son la propagación óptica en medios biológicos, el empleo de objetivos de gran aumento y la interacción de haces de luz con nanopartículas.

El científico norteamericano R.M.A. Azzam apuntó una posible solución y los investigadores de la UC han resuelto el problema, realizando así una importante contribución a los fundamentos de la Óptica.

El nuevo método propuesto por Ortega y Arce ha logrado extender el cálculo de Jones, empleado durante décadas, al caso real de tres dimensiones, lo que permite abordar el estudio de la propagación de haces de luz genéricos en medios anisótropos.

Para ello se han apoyado en la relación entre el cálculo de Jones y las matrices de Pauli (habitualmente asociadas al estudio del spin en mecánica cuántica), para posteriormente extender dicha relación mediante la introducción de las matrices de Gell-Mann (empleadas en física de partículas elementales).

"Se trata de un desarrollo teóricamente complejo pero formalmente elegante y sencillo, que proporciona un método muy versátil para caracterizar y analizar medios ópticos con orientación arbitraria de sus propiedades microscópicas en el espacio", explican los investigadores de la institución cántabra.

Esta característica hace que el trabajo tenga un elevado potencial para gran número de aplicaciones, entre las que destacan especialmente el análisis polarimétrico de tejidos biológicos mediante equipos microscópicos.

Este trabajo se enmarca en una de las líneas de investigación fundamentales del Grupo de Técnicas Ópticas Aplicadas, que en los últimos años viene desarrollando una intensa labor en el ámbito de la polarimetría para aplicaciones biomédicas.

En particular, los autores que firman este artículo desarrollaron previamente un nuevo método de análisis polarimétrico aplicable a medios con efectos microscópicos acoplados, especialmente adecuado para la caracterización experimental de tejidos biológicos.

Estos innovadores resultados dieron lugar a cuatro artículos en "Optics Express" y "Optics Letters". En la actualidad, dicho método está siendo aplicado en centros de investigación internacionales de reconocido prestigio, como el Ontario Cancer Institute (Canada), College of Optical Sciences (USA), el National Institute of Standards and Technology (USA), y el Indian Institute of Science Education and Research (India).