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Físicos norteamericanos han desarrollado un dispositivo portátil lo suficientemente sensible como para detectar los campos magnéticos asociados a las pequeñas corrientes del cerebro.
Consiste en una celda rellena de vapor de rubidio que puede detectar campos magnéticos tan pequeños como 70 femtotesla, es decir, de un mil millonésima parte del campo magnético terrestre, suficiente para detectar las ondas cerebrales de una persona.
Este dispositivo es 1000 veces más sensible que otros magnetómetros no superconductores y
aunque 70 fT no es una sensibilidad tan buena como los 3ft o 40ft conseguidos por los sistemas superconductores basados en SQUIDS, opera a temperatura ambiente al contrario que los SQUIDS, que necesitan de temperaturas cercanas al cero absoluto que hace que sean caros y grandes consumidores de energía (debido al sistema de refrigeración asociado).
El prototipo de sensor ha sido construido por John Kitching y sus colaboradores del National Institute of Standards and Technology (NIST) en Boulder (Colorado). Consiste de una celda de 6 mm cúbicos rellena con 1000 millones de átomos de rubidio en forma gaseosa que son muy sensibles a los campos magnéticos.
Cuando un haz de luz láser polarizada circularmente (el prototipo usa un láser infrarrojo de baja potencia del orden del milivatio) es enviado a la celda, casi toda la luz es transmitida si los spines de los átomos apuntan en la misma dirección. Si la celda está cerca de un campo magnético entonces algunos spines se desalinearan respecto a otros absorbiendo parte de la luz láser. La cantidad de luz absorbida dependerá de la intensidad del campo magnético, y es precisamente esta propiedad la que permite medir el campo.
Para que sea portátil se necesita empaquetar y miniaturizar los sistemas ópticos y detectores de luz, pero en todo caso no necesitará de sistemas criogénicos, pudiéndose alimentar con una simple pila de tamaño AA durante una semana. Esperan crear e integran todos los componentes, incluyendo la celda, con las técnicas habituales de fabricación de dispositivos semiconductores empleados por la industria electrónica y micromecánica, obteniendo chips de tamaño milimétrico a un coste muy bajo de manera masiva.
Según Kitching el pequeño tamaño y sensibilidad de este sistema abre las puertas a aplicaciones que hasta ahora solamente se habían soñado. Se podría emplear en la detección de bombas en aeropuertos mediante gracias a la detección de resonancia nuclear cuadrupolar de los compuestos de nitrógeno con los que se fabrican los explosivos.
La aplicación más inmediata sería el análisis y mapeado de la actividad cerebral o incluso el seguimiento del corazón del feto, todo ello de una manera no invasiva.
El grupo ya ha desarrollado un prototipo de detecta las señales magnéticas del corazón de una ratón. Esperan aumentar la sensibilidad de este sistema hasta los 10fT, que permitirá mapear la actividad cerebral con alta precisión. De manera práctica permitiría a un enfermo de epilepsia usar un casco cubierto con este tipo de sensores que grabaría la actividad cerebral durante un ataque para así delimitar la zona origen de los mismos y suceptible de ser operada.
Los lectores que leen esta web ya saben de los grandes progresos que se están realizando en las neurociencias gracias a la resonancia magnética nuclear. Este nuevo sistema permitirá hacer este tipo de investigaciones en el futuro de una manera más económica. Los resultados que se obtengan serán probablemente fascinantes.
Fuentes y referencias:
Nota de prensa del NIST. [1]
Subpicotesla atomic magnetometry with a microfabricated vapour cell. [2]