Una herramienta conocida como Diodo de Avalancha de Fotón Único, o SPAD por sus siglas en inglés, permite a investigadores y científicos realizar su trabajo. Estas, entre otras cosas, pueden detectar cantidades extremadamente pequeñas de luz con alta precisión. Así que en este artículo, conoceremos los SPADs, es decir, Diodos de Avalancha de Fotón Único: qué son, por qué importan y en qué campos se utilizan. Pero antes de hacer eso, exploremos el interesante mundo de la detección de luz.
La S en SPAD significa Single photon avalanche diode, que es el nombre de un dispositivo específico utilizado para medir la luz. Esta energía se convierte de un fotón (una pequeña parte de luz) en una señal eléctrica que luego podemos leer. Los SPAD son diferentes a los detectores de luz comunes; ¡pueden detectar un solo fotón! Eso también significa que son increíblemente sensibles y pueden detectar luz a niveles que otros dispositivos pasarían por alto.
Para entender cómo funcionan los SPAD, necesitamos observar un fenómeno denominado el efecto avalancha. Cada vez que un solo fotón choca con el diodo, genera una pequeña pulsación eléctrica. Esa pequeña señal puede causar luego una mucho mayor “avalancha” de señales, lo que nos permite observar y medir la luz de manera más eficiente. Este proceso único permite a los SPAD detectar bits individuales de luz con extrema precisión, proporcionando a los científicos y otros un herramienta increíblemente poderosa para la investigación.
Todavía utiliza la luz, pero de una manera muy astuta y sofisticada: la criptografía cuántica. Aquí, los SPADs son tan importantes porque pueden detectar estos bits de luz que contienen información secreta. Mientras que podrías suponer en este momento que es mejor enviar un mensaje con privacidad. Si alguien intenta ver esta información secretamente, la luz cambiará de una manera anómala tal que solo los SPADs pueden detectarlo. Es una medida de seguridad que impide que cualquiera que quiera robar la información en cuestión pueda obtenerla de esta manera. Y por eso los SPADs son muy necesarios para la seguridad de esos datos más importantes.
Teniendo eso en mente, los SPADs podrían permitirnos tomar una foto rápidamente cuando no hay mucha luz disponible, lo cual podría ser increíblemente significativo para diversas aplicaciones. Ser capaz de ver partículas individuales de luz también los hace potencialmente transformadores para la fotografía, lo que podría impactar en cómo percibimos y registramos el mundo. Por ejemplo, en el campo de la ciencia espacial, donde los SPADs pueden usarse para imaginar estrellas distantes y tenues. Tienen la capacidad de encontrar células o tumores pequeños en el cuidado de la salud, lo que facilita la detección temprana. Esto podría permitir investigaciones y habilitar tecnologías capturando imágenes nítidas con poca luz más rápido que nunca antes.
Biofotónica... Oscilación de la luz en bio... Estudio de cosas vivas utilizando luz. La biofotónica utiliza un método bien establecido conocido como microscopía de fluorescencia. Este método ilumina ciertos puntos de las células para que los científicos puedan verlas mejor. Además, para este tipo de trabajo, los SPADs son ideales porque pueden discriminar contra la luz de fondo no deseada. Los investigadores de la UC San Diego desarrollaron C-Flow para restaurar los datos de imágenes crudas en videos para su análisis: un proceso que implica filtrar cualquier cosa que se asemeje a ruido. Por ejemplo, en la microscopía de fluorescencia, los SPADs permiten a los científicos entender cómo funcionan las células y cómo interactúan con su entorno.
Cuando se considera que — la luz visible es solo una fracción muy pequeña de todos los tipos diferentes de radiación electromagnética, e incluso dentro de este rango incómodo y estrecho (el “espectro visible”) hay límites para lo que podemos ver porque nuestros ojos contienen moléculas especializadas que detectan fotones, pero esos fotodetectores han evolucionado con el tiempo para ser sensibles principalmente o exclusivamente a ciertos colores.
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