La detección temprana de muchas enfermedades es clave para un tratamiento exitoso. Sin embargo, las técnicas tradicionales de diagnóstico por imagen y de imagen no pueden detectar tumores en etapas tempranas de desarrollo y tienen una capacidad limitada para diferenciar lesiones benignas y malignas. Por el contrario, los nuevos sistemas de formación de imágenes mediante nanopartículas pueden producir imágenes más sensibles y selectivas de cáncer y otros tejidos enfermos. Las nanopartículas también tienen el potencial de ser portadoras ideales para suministrar agentes anticancerígenos y otros productos terapéuticos a sitios enfermos con un mínimo daño colateral a los tejidos normales. Este fascículo de la revista Chemical Reviews, dedicado a los diferentes usos de Nanopartículas en Medicina, proporciona una evaluación exhaustiva del estado del arte de las aplicaciones biológicas y biomédicas de los nanomateriales.

El tema abarca capacidades únicas de las nanopartículas, como detección in vitro, diagnóstico en vivo, imágenes multimodales, quimio-, foto-, geno- e inmunoterapias, teranosis (diagnóstico y terapia simultáneas), etc. Muchas aplicaciones están relacionadas con el carácter resonante de los plasmones localizados que mencionamos en clase y que tienen una relación de dispersión que depende de la frecuencia, del tipo de metal, de la geometría (esferas, cilindros) y del tamaño, como se aprecia en la foto

Los cinco recipientes contienen suspensiones de nanopartículas esféricas de oro, de radio creciente de izquierda a derecha. No deja de ser soprendente que, en estas escalas, el color del oro  se pueda atribuir a la diferencia de tamaño. Cuando se excitan plasmones, la respuesta electromagnética de las nanopartículas metálicas también es muy sensible a las propiedades del medio circundante. Esta sensibilidad se usa comercialmente en una gran diversidad de sensores, desde los más sencillos, por si o por no, como los tests de embarazo, hasta biosensores más sofisticados que pueden medir con gran precisión la concentración de ciertos compuestos

(imágenes de wikipedia, artículo sobre Colloidal gold).

La interacción de la radiación electromagnética con la materia es un tema que está hoy en la frontera de numerosas áreas de la física pura y aplicada (y es el punto que estamos enfatizando más en el curso de FT1). El Coloquio de nuestro Departamento de Física de esta semana es un ejemplo. Los invito a escuchar la charla (ver resumen) que este jueves 10/5 a las 14 hs dará la investigadora Valeria Kleiman, de la University of Florida (Experimental Physical Chemistry) en el Aula de Seminario (2do piso, Pab. I).

• Resumen: El desarrollo de nuevos materiales con aplicaciones para la recolección de luz y el transporte en celdas solares es fundamental para abordar el desafío global de recursos de energía renovable. La recolección de luz se basa en la absorción eficiente de fotones, seguida de la transferencia espacial a puntos donde puede producirse transducción en otras formas de energía química, eléctrica). La localización espacial de la energía limita su eficacia y ha sido el foco de intensa investigación para el desarrollo de compuestos sintéticos que actúan como antenas recolectoras de luz. Aquí, presentamos una comparación de moléculas conjugadas ramificadas con y sin un gradiente energético que conduzca a diferentes mecanismos para la redistribución de energía. Experimentos de espectroscopía con alta resolución temporal combinados con cálculos de dinámica molecular no-adiabática en estados excitados revelan una modelo coherente de localización ultrarrápida debido al confinamiento espacial dentro de una de las ramas moleculares. Este proceso de localización es seguido por saltos de densidad de transición electrónica entre las distintas ramas. Para moléculas sin un gradiente energético, el ensamblado final describe una distribución aleatoria de excitones confinados en las distintas unidades equivalentes, con cada rama conservando una fracción significativa de densidad de transición. En presencia de un gradiente de energía, el excitón localizado sufre una transferencia de energía incoherente hacia un sumidero final. En ambos casos, la localización de la densidad de transición se produce previa a cualquier proceso de transferencia de energía.

Borrador de mis notas, segunda versión 2018. Ante inminente llegada del parcial, subo una versión mejorada, con material ampliado, pero en general (y muy especialmente en el Capítulo 4) incompleta y con inconsistencias de notación. La idea es seguir actualizando (el link siempre será el mismo), no se recomienda imprimir.

Agradeceré correos con comentarios, reporte de todo tipo de errores, y preguntas y aclaraciones sobre el texto.

De las señales de humo a internet

El vector de Poynting que representa el flujo de potencia electromagnética fue descubierto independientemente por John Henry Poynting, Nikolay Umov y Oliver Heaviside.

Históricamente, a Poynting, Umov y Heaviside les tocó vivir en un momento donde cada vez era más necesaria la transmisión a larga distancia de mensajes simbólicos o textuales, sin necesidad de transportar un objeto contenedor del mensaje. Otra manera de decir esto es que cada vez era más necesaria la telegrafía. No es casual que  Heaviside trabajara en una empresa telegráfica encargada de tender cables entre Inglaterra y Dinamarca.

La telegrafía requiere que el método utilizado para codificar el mensaje sea conocido tanto por el emisor como por el receptor. Los sistemas telegráficos están diseñados de acuerdo con los límites del medio de señalización utilizado. Las señales de humo,  las balizas, las señales de luz reflejadas y las banderas son ejemplos tempranos de telegrafía. En el siglo XIX, el aprovechamiento de la electricidad condujo a la invención de la telegrafía eléctrica. El advenimiento de la radio a principios del siglo XX produjo la radiotelegrafía y otras formas de telegrafía inalámbrica.

En la era de Internet, los medios telegráficos se hicieron más sofisticados y fáciles de usar, con interfaces de lenguaje natural que ocultan el código subyacente y permiten tecnologías como el correo electrónico y la mensajería instantánea.

Moraleja, nunca olvidemos que los mensajes de WhatsApp se pueden visualizar como flechitas del vector de Poynting – Umov – Heaviside.

Borrador de mis notas, primera versión 2018. Mejor no anotar pdf ni imprimirlo, porque  mi idea es actualizar frecuentemente (el link siempre será el mismo). Las actualizaciones se anunciarán en través la página de la materia y próximamente en mi página personal. Agradeceré correos con comentarios, reporte de todo tipo de errores y preguntas y aclaraciones sobre el texto.

La demostración experimental de que un haz de luz roja puede convertirse en violeta luego de interactuar con un material constituye un hito en la historia de la física. El efecto fue descubierto por Peter Franken y sus colegas de la Universidad de Michigan en Ann Arbor y hoy se usa en numerosas aplicaciones que van desde cirugía ocular hasta la generación de pares de fotones entrelazados que exhiben fenómenos ópticos cuánticos, como se cuenta en este artículo divulgativo de la American Physical Society que recuerda la publicación del artículo de Franken y su equipo en 1961 en la revista Physical Review Letters.

Como anécdota divertida (para todos menos para Franken y su equipo), miren el trabajo original, disponible en este link. Debido a que el efecto lineal es mucho más intenso que el no lineal, y a pesar de que los autores habían remarcado el efecto no lineal con una flecha, el editor de la revista confundió el punto oscuro (a 347 nm)  que aparecía en el papel fotográfico con una mancha de suciedad … y lo eliminó de la publicación! Así quedó la figura del trabajo

la mancha grande oscura es la que produce el haz rojo proveniente del láser, la mancha chiquita del efecto lineal tendría que estar donde señala la flecha, pero no está por culpa del editor.