Martes, semana 15

Nuevas tecnologías y nuevos materiales: láseres

Preguntas	Nuevas tecnologías ¿Qué es la nanotecnología?	¿Cuáles son las aplicaciones de la nanotecnología?	Nuevos materiales ¿Qué es un material superconductor? ¿El Grafeno?	¿Cuáles son las aplicaciones de los materiales superconductores?	Láseres ¿Qué es un rayo láser?	¿Cuáles son las aplicaciones del rayo láser?
Equipo	3	1	4	2	5	6
	La nanotecnología es una nueva tecnología que se basa en la manipulación de materiales microscópicos. Para comprender mejor este concepto, es de gran ayuda conocer lo que el término “nano” significa. Éste se refiere a una unidad de medida que corresponde a la milmillonésima parte de un metro.	Nos hemos centrado aquí en unos pocos productos en los que la nanotecnología es ya una realidad. Sin embargo, las aplicaciones a medio y largo plazo son infinitas. Los campos que están experimentando contínuos avances son: - Energias alternativas, energía del hidrógeno, pilas (células) de combustible, dispositivos de ahorro energético. - Administración de medicamentos, especialmente para combatir el cáncer y otras enfermedades. - Computación cuántica, semiconductores, nuevos chips. - Seguridad. Microsensores de altas prestaciones. Industria militar. -Aplicaciones industriales muy diversas: tejidos, deportes, materiales, automóviles, cosméticos, pinturas, construcción, envasados alimentos, pantallas planas... - Contaminación medioambiental. - Prestaciones aeroespacioles: nuevos materiales, etc. - Fabricación molecular.	Un material superconductor es cuando tiene la capacidad de conducir corriente eléctrica sin resistencia ni perdida de energía en determinadas condiciones. El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, además de ser uno de los materiales más finos, flexibles, fuertes y con mayor conductividad que existen.	Son en las telecomunicaciones debido a su fibra óptica por su resistencia en las interferencias electromagnéticas.	El rayo láser es un haz de luz supermasivo que se caracteriza por manterse limitado a una pequeña área de superficie, no perdiendo su fuerza por la difusión en su alrededor. Esto permite que un haz de luz haga un largo viaje y llegue a destino con casi la misma potencia con la que fue emitido. Para el diccionario, Laser es un "dispositivo electrónico que, basado en la emisión estimulada de radiación de las moléculas de gas que contiene, genera o amplifica un haz de luz monocromática y coherente de extraordinaria intensidad." El nombre proviene de las siglas de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiations.	Taladrar diamantes, recortar componentes micro eléctrico y calendar chips. En la construcción de carreteras y edificios se utilizan los láseres para alinear las estructuras. Detectar los movimientos de la corteza terrestre. Determinar la velocidad de la luz. Medicina: Cortar y cauterizar ciertos tejidos en una fracción de segundo sin dañar el tejido sano circundante. Se ha empleado para soldar la retina, perforar el cráneo, reparar lesiones y cauterizar vasos sanguíneos.

Actividad: Rayo Láser

Material:

Un emisor láser de tipo común (llavero), Almidón, Vaso de precipitados de 500 ml. Espejo. Lamina de plástico. Transportador.

Procedimiento:	Incluir foto y observaciones:
1.- Al apuntar con el emisor láser a una superficie se puede observar un punto rojo que corresponde a la incidencia del rayo láser sobre esa superficie. Espolvorea un polvo dentro  del  vaso  de precipitados entre el emisor y el punto se puede observar el rayo láser debido a la reflexión del mismo en las partículas de polvo.(Almidón)
2.- Rayo láser a través del agua Se utiliza el vaso de precipitados con agua. Se emite un rayo láser en la parte externa y se dirige de tal manera que atraviese la caja. Se puede observar que el rayo se ve claramente dentro de la caja en la cual se ha agregado un poquito de almidón y se agita pero no se percibe fuera de ella.
3.- Rayo láser dentro del vaso de precipitados Se utiliza el vaso de precipitados, se espolvorea almidón dentro del vaso con  agua. Desde la parte externa de la caja se activa un emisor láser de tipo común (llavero), se puede observar el rayo solamente dentro de la caja fuera de ella no se percibe.
4.- Trayectoria de la luz en una superficie transparente  En el vaso de precipitados se espolvorea almidón y se coloca un vidrio transparente en posición vertical. Al hacer incidir un rayo láser, formando un ángulo con la superficie de trasparente, se puede observar que parte del rayo atraviesa la superficie y otra parte se refleja en la misma, siendo de menor intensidad el rayo reflejado.
5.- Trayectoria de la luz en una superficie semitransparente En el vaso que contiene almidón espolvoreado en agua se coloca un vidrio semitransparente en posición vertical. Al hacer incidir un rayo láser, formando un ángulo con la superficie semitransparente, se puede observar que parte del rayo atraviesa la superficie y otra parte se refleja en la misma, siendo de mayor intensidad el rayo reflejado.
6.- Reflexión especular de la luz Se utiliza el vaso de precipitados que contiene un poco de almidón espolvoreado en agua. Al hacer incidir un rayo láser, proveniente de un apuntador, sobre un espejo colocado en su base, se puede observar que el rayo se refleja de forma nítida.
7.- Reflexión difusa de la luz Se utiliza el vaso de precipitados que contiene un poco de almidón espolvoreado en agua. Al hacer incidir un rayo láser, proveniente de un apuntador, sobre una superficie del CD, colocado en su base, se puede observar que el rayo se refleja de manera difusa.
8.- Ley de la Reflexión de la Luz  Se utiliza el vaso de precipitados que contiene un poco de almidón espolvoreado en agua. Al hacer incidir un rayo láser, proveniente de un apuntador, sobre un espejo colocado en su base, se puede observar que el ángulo del rayo incidente es igual al ángulo del rayo reflejado. Medir con el transportador.
9.- Doble reflexión en espejos que forman 90º Se dispone de dos pequeños espejos que forman 90º entre sí y se encuentran ubicados dentro del vaso de precipitados que contiene un poco de almidón espolvoreado en agua. Al hacer incidir un haz de rayo láser en uno de los espejos y ajustarlo de tal manera que se refleje en el otro, se puede observar que el rayo de la segunda reflexión es paralelo al rayo incidente.
10.- Doble reflexión de la luz 45º Se dispone de dos pequeños espejos que forman 45º entre sí y se encuentran ubicados dentro del vaso de precipitados que contiene un poco de almidón espolvoreado en agua. Al hacer incidir un haz de rayo láser en uno de los espejos y ajustarlo de tal manera que se refleje en el otro, se puede observar que el rayo de la segunda reflexión es convergente con el rayo incidente, formándose un triángulo de rayos láser entre los espejos.

Aplicaciones:

Industria

Los haces enfocados pueden calentar, fundir o vaporizar materiales de forma precisa. Por ejemplo, los láseres se usan para taladrar diamantes, modelar máquinas herramientas, recortar componentes microelectrónicos, calentar chips semiconductores, cortar patrones de moda, sintetizar nuevos materiales o intentar inducir la fusión nuclear controlada.

 Investigación científica

Los láseres se emplean para detectar los movimientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas geodésicas. También son los detectores más eficaces de ciertos tipos de contaminación atmosférica. Los láseres se han empleado igualmente para determinar con precisión la distancia entre la Tierra y la Luna y en experimentos de relatividad.

Comunicaciones

La luz de un láser puede viajar largas distancias por el espacio exterior con una pequeña reducción de la intensidad de la señal. Debido a su alta frecuencia, la luz láser puede transportar, por ejemplo, 1.000 veces más canales de televisión de lo que transportan las microondas. Por ello, los láseres resultan ideales para las comunicaciones espaciales

Medicina

Con haces intensos y estrechos de luz láser es posible cortar y cauterizar ciertos tejidos en una fracción de segundo sin dañar al tejido sano circundante. El láser se ha empleado para `soldar' la retina, perforar el cráneo, reparar lesiones y cauterizar vasos sanguíneos. También se han desarrollado técnicas láser para realizar pruebas de laboratorio en muestras biológicas pequeñas.

Tecnología militar

Los sistemas de guiado por láser para misiles, aviones y satélites son muy comunes. La capacidad de los láseres de colorante sintonizables para excitar de forma selectiva un átomo o molécula puede llevar a métodos más eficientes para la separación de isótopos en la fabricación de armas nucleares.