En un futuro no muy lejano, los médicos podrán guiar haces de luz para aislar una sola célula cancerosa de una gota de sangre —sin bisturís, sin tubos; solo luz. Y los ingenieros ensamblarán máquinas microscópicas, del tamaño de un grano de polvo, no con pinzas o herramientas, sino con patrones luminosos proyectados que bailan sobre un chip.
Esto no es ciencia ficción. Es una mirada a lo que está surgiendo de los laboratorios de investigadores que estudian las fuerzas “invisibles” que dan forma a las escalas más pequeñas de nuestro mundo.
Pinzas de luz para mover lo invisible
En el corazón de esta historia en desarrollo se encuentra un concepto elegante: usar la luz para mover la materia. Esta tecnología, conocida como pinzas optoelectrónicas (OET, por sus siglas en inglés), permite a los científicos manipular partículas microscópicas como células, gotas, incluso fragmentos de ADN, no mediante contacto, sino a través de campos de luz cuidadosamente moldeados.
Y es que, donde la luz brilla, despiertan diminutas fuerzas que empujan las partículas en una u otra dirección. No se necesitan manos físicas. La coreografía ocurre en silencio, de forma invisible, pero con un potencial inmenso.
Como en cualquier coreografía delicada, la precisión lo es todo. La luz no solo debe brillar: debe pintar. Los científicos proyectan patrones de luz sobre superficies fotoconductoras que responden como un lienzo, pero con cables ocultos.
Estos “electrodos virtuales” emergen donde la luz toca la superficie, creando campos eléctricos localizados que guían a las partículas microscópicas. Sin embargo, para predecir cómo se moverán las partículas, necesitamos entender exactamente cómo se comporta la luz al llegar: cómo se atenúa, se intensifica y se difumina.
Matemáticas para entender la luz
Durante años, los investigadores han confiado en suposiciones simples sobre la forma de la luz, como modelos que la tratan como un rectángulo perfecto o como una curva de campana ideal. La naturaleza, como siempre, es más sutil que nuestras primeras conjeturas.
En un estudio reciente, investigadores del Tecnológico de Monterrey y la Universidad de Clemson nos propusimos cuestionar esas suposiciones. Nos preguntamos qué modelo de luz refleja realmente la realidad.
La respuesta que encontramos fue un modelo llamado gaussiano saturado, que tiene una forma plana en el centro que cae suavemente en los bordes, muy parecida a cómo la luz del amanecer entra a una habitación: no abrupta, no perfecta, sino suave y continua.
Descubrimos que este modelo refleja fielmente el comportamiento real de la luz proyectada en sistemas optoelectrónicos (es decir, sistemas que convierten luz en energía eléctrica o viceversa), especialmente al usar proyectores digitales comunes en dispositivos modernos.
Esto es un triunfo matemático y un paso hacia el dominio de lo invisible. Con mejores modelos de luz, podemos controlar con mayor precisión los campos eléctricos que mueven células y partículas.
Aplicaciones de esta tecnología
Entender y representar matemáticamente cómo se comporta la luz para manipular materia microscópica (como células o partículas) con más precisión, es muy significativo para hacer diagnósticos médicos más eficientes, donde las células enfermas se pueden aislar sin dañar las sanas.
Este conocimiento abre la puerta a dispositivos más inteligentes, como los llamados labs on a chip, que realizan pruebas de fluidos y ofrecen diagnósticos rápidos en la palma de la mano. De igual forma, conduce al desarrollo de líneas de ensamblaje microscópicas, construyendo estructuras demasiado pequeñas para herramientas tradicionales, pero esenciales para el futuro de la electrónica, la biología y la medicina.
Asimismo, este trabajo también da pie a una comparación más profunda: la diferencia entre estos electrodos virtuales impulsados por luz y los electrodos metálicos tradicionales grabados en los chips. Mientras que el metal crea límites definidos, los electrodos virtuales ofrecen un control más suave y orgánico, extendiendo el campo eléctrico de manera más gentil, más amplia y, tal vez, más efectiva para ciertas tareas.
Comprender estas diferencias podría redefinir cómo diseñamos las herramientas del futuro.
Y así, a partir de una pregunta sobre la forma de la luz, se despliega una visión más amplia. Al perfeccionar cómo modelamos un haz de luz proyectada, nos acercamos a un futuro donde se difuminan las fronteras entre la biología, la física y la tecnología; donde la luz no solo es algo que vemos, sino algo que usamos para esculpir y dar forma a la misma esencia del mundo microscópico.
Referencia
Guzman‐Saleh, E., Perez‐Gonzalez, V. H., & Martinez‐Duarte, R. (2025). Comparing Different Light Models for Virtual Electrodes in Optoelectronic Tweezers. Electrophoresis. https://doi.org/10.1002/elps.8131
Autores
Víctor Hugo Pérez González. Es doctor en Tecnologías de Información y Comunicaciones, del Tec de Monterrey. Actualmente es profesor investigador en el Grupo de Investigación y Enfoque Estratégico: Nanosensores y Dispositivos. Dirige el grupo de investigación de Ciencia de Interfaz. Es es miembro del Sistema Nacional de Investigadores y es divulgador científico en TecScience.
