Avances en la Tecnología de Terahercios: Una Mirada a sus Aplicaciones y Fundamentos Científicos

Por juan Pablo Moltó Ripoll. 

La Luz como Portadora de Información

La luz, aunque es un fenómeno cotidiano en nuestras vidas, tiene la capacidad de transportar información de formas extraordinarias y diversas. En la tecnología moderna, dispositivos como los teléfonos móviles y routers inalámbricos dependen de la luz para transmitir datos, desde llamadas y mensajes hasta imágenes y videos. Incluso en el entorno natural, la luz desempeña un papel crucial como vehículo de información indispensable para múltiples procesos.

Lo que percibimos como luz visible representa solo una pequeña porción del espectro electromagnético, un rango que abarca desde ondas de radio y microondas hasta rayos infrarrojos, luz ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Dentro de este espectro, los colores del arco iris son familiares para nuestros ojos, pero gran parte de la luz, como las ondas de radio o los rayos gamma, permanece invisible. Cada tipo de luz posee propiedades únicas que determinan cómo interactúa con su entorno y qué tipo de información puede transmitir, convirtiéndola en un recurso invaluable tanto en la tecnología como en la naturaleza.

Ondas Terahercios: Características y Posibilidades

Dentro del espectro electromagnético, existe una región conocida como el rango de terahercios (THz), que se sitúa entre las microondas y el infrarrojo lejano. Las ondas de terahercios, con frecuencias entre 0.1 y 10 THz, presentan longitudes de onda que oscilan entre 3 mm y 30 µm. Este rango, denominado también "brecha de terahercios", se caracteriza por su capacidad para interactuar con materiales a nivel molecular sin los riesgos asociados a la radiación ionizante, como los rayos X.

Un aspecto fascinante de las ondas de terahercios es su capacidad para revelar las "huellas dactilares espectrales" de casi todas las moléculas, lo que ha impulsado aplicaciones en campos como la seguridad (detección de explosivos y armas ocultas), la medicina (diagnóstico y tratamiento), y la ciencia de materiales. Por ejemplo, sensores de terahercios permiten inspeccionar estructuras aeronáuticas y analizar tejidos biológicos de manera no invasiva.

Avances Recientes en Tecnología de Terahercios

En las últimas décadas, la estabilidad y eficiencia de los emisores y detectores de terahercios han mejorado significativamente, gracias a desarrollos en electrónica ultrarrápida, tecnología láser y semiconductores avanzados. Tradicionalmente, los dispositivos de terahercios utilizaban sustratos de silicio; sin embargo, la demanda de flexibilidad, portabilidad y transparencia ha impulsado la investigación hacia materiales innovadores como los polímeros CPI, que ofrecen resistencia térmica y adaptabilidad.

Impacto de las Ondas Terahercios en la Biología Humana

A nivel biológico, las ondas de terahercios interactúan con estructuras moleculares fundamentales como el ADN, el ARN y las proteínas. Estas interacciones pueden influir en procesos esenciales para la salud humana:

1. Plegamiento de proteínas: Las ondas de terahercios mejoran las vibraciones de los enlaces de hidrógeno en las proteínas, promoviendo su correcto plegamiento. Un plegamiento adecuado es crítico para la función celular y la prevención de enfermedades.
2. Respuesta al daño del ADN: Las ondas de terahercios pueden inducir pequeñas aperturas en las hebras de ADN, desencadenando la Respuesta al Daño del ADN (DDR). Este mecanismo activa genes protectores como el P53, conocido como el "guardián del genoma", que protege contra mutaciones y promueve la reparación genética.
3. Estructuras piezoeléctricas en el cuerpo humano: Materiales biológicos como los huesos y el ADN poseen propiedades piezoeléctricas, lo que significa que responden a tensiones mecánicas generando cargas eléctricas. Las ondas de terahercios pueden interactuar con estas estructuras para influir en funciones biológicas fundamentales.

Aplicaciones Clínicas y Terapéuticas

Las ondas de terahercios han encontrado aplicaciones terapéuticas en áreas como la hipertermia médica, donde se utiliza el calor para estimular la regeneración tisular y aliviar dolencias. Por ejemplo, la terapia de calor, que aumenta la circulación en áreas afectadas, puede aliviar dolores musculares y mejorar la flexibilidad, ayudando al cuerpo a sanar tejidos dañados. Investigaciones recientes sugieren que las ondas de terahercios podrían complementar estas terapias al mejorar la homeostasis de proteínas y la salud celular en general.

Un ejemplo notable es su interacción con los canales acuaporina, que regulan el transporte de agua en las células. El agua estructurada alrededor de las proteínas absorbe ondas de terahercios de manera eficiente, facilitando procesos bioquímicos como el equilibrio iónico (Ca²⁺, Na⁺, K⁺) y la transmisión de señales eléctricas.

Perspectivas Futuras

A la luz de estos descubrimientos, el potencial de las ondas de terahercios en la medicina, la seguridad y la ciencia de materiales sigue creciendo. Por ejemplo, dispositivos como el Viiva V-Power, que utilizan frecuencias de terahercios, prometen aplicaciones innovadoras al operar en resonancia con estructuras moleculares clave en el cuerpo humano. Estos avances subrayan el papel de los terahercios no solo como herramienta de investigación, sino como catalizador para nuevas terapias y tecnologías diagnósticas.

En conclusión, las ondas de terahercios ofrecen un puente entre el mundo físico y biológico, permitiendo explorar e influir en procesos fundamentales a nivel molecular. Con el desarrollo continuo de tecnologías asociadas, estas ondas prometen revolucionar nuestra comprensión y manejo de la salud, la seguridad y el entorno material.

Información:

Terahercios – Viiva ya está en la India. 

Sobre la dualidad de la luz y su transporte de información: