Los microscopios logran ver la luz de las moléculas

El gran físico británico Lord Rayleigh, a quien la humanidad debe, entre otras cosas, haber comprendido por qué el cielo es azul, murió en 1919 creyendo saberlo todo sobre la naturaleza de la luz. Si hoy levantara la cabeza y pudiera ver las imágenes obtenidas con la última generación de microscopios ópticos, no podría dar crédito a sus ojos. Estos instrumentos logran distinguir la luz emitida por una sola molécula de un compuesto orgánico. Según el criterio de Rayleigh, tal cosa es sencillamente imposible.Los grupos de Richard Berndt, de la Universidad de Lausanne (Suiza), y de Kurnar Wickramashinge, del T. J. Watson Research Center de Nueva York, han demostrado que es posible ver moléculas con una nueva clase de microscopios ópticos, denominados de campo cercano. Berndt y Wickramashinge explicaron sus hallazgos la semana pasada en Miraflores (Madrid), en un seminario organizado por físicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).

Los microscopios ópticos, que detectan la luz emitida o reflejada por un objeto, se han utilizado tradicionalmente para ver estructuras relativamente grandes, tales como las células vivas. La observación de cosas más pequeñas tuvo que esperar a que se desarrollaran otros instrumentos que no funcionan con luz, sino con haces de electrones. Resolver estructuras de escala atómica sólo era posible hasta ahora con microscopios como los de efecto túnel o los electrónicos de transmisión, también basados en los haces de electrones.

Pero la luz, la radiación electromagnética que detecta el ojo humano, ofrece innumerables ventajas sobre sus competidores electrónicos. "La luz te da muchísima más información que cualquier otro sistema", explica Berndt. Según este físico alemán, los más avanzados microscopios basados en electrones pueden tocar las moléculas, pero no verlas: las imágenes que obtienen. son una mera forma. La luz que emite una rnolécula, sin embargo, contiene información sobre su naturaleza y su estado.

Una molécula

"Al igual que los astrofísicos analizan la luz emitida por una estrella para conocer su composición, ahora podemos utilizar la luz reflejada por una sola molécula, para obtener una valiosa información sobre ella", explica Berndt, que ya tiene en marcha un proyecto para aprovechar de esta forma su sistema."Otra ventaja esencial de la luz es que no destruye la muestra", añade Manuel Nieto-Vesperinas, del Instituto de Ciencia de Materiales del CSIC y la UAM. Con los microscopios ópticos se ven los objetos sin necesidad de someterlos a un cruento bombardeo de electrones u otros procedimientos destructivos. Según Nieto-Vesperinas, las nuevas técnicas abren un campo inexplorado en biología y medicina, ya que permiten visualizar materiales vivos con una precisión desconocida hasta ahora.

Fundamentos teóricos

Nicolás García, del laboratorio de Física de Sistemas Pequeños del CSIC y la UAM, no alberga dudas sobre las posibilidades de los nuevos microscopios ópticos: "La luz es el futuro". García y Nieto-Vesperinas han seguido muy de cerca los experimentos de Berndt y Wickiramasinghe, y han publicado dos artículos que analizan sus fundamentos teóricos e interpretan las altas resoluciones obtenidas.Wickiramashinge, que ha publicado sus hallazgos en la revista Science (25 de agosto, 1995), trabaja ahora en las aplicaciones tecnológicas de su sistema, denominado SIAM (scanning interferometric apertureless microscope), y asegura: "Ya hemos logrado un importante avance en eI empaquetado de información".

En los discos compactos, un bit de información digital ocupa una barrita de unos 1.500 nanometros de longitud. Utilizando el SIAM, Wickramashinge ha conseguido barritas de tan sólo 10 nanometros, lo que supone, dice, un aurriento de la capacidad de empaquetamiento de más de dos millones de veces por unidad de superficie. "Podemos meter la Biblioteca del Congreso dos veces en un disco del tamaño de una peseta", asegura el físico. De forma similar, los físicos del laboratorio del CSIC-UAM han grabado ópticamente estructuras de 60 nanometros.

Berndt está menos interesado en las aplicaciones, tecnológicas. "Lo enormemente estimulante es poder ver cada molécula por separado", cuenta con gesto arrobado, "acercarse a cada una y sondearla en busca de información".

A lo largo de los siglos, la tecnología se ha inspirado a menudo en modelos de la naturaleza. Los ojos humanos evolucionaron para percibir los, objetos por medio de la luz que reflejan. Aunque por un camino tortuoso, los microscopios han, acabado siguiendo el mismo camino.