¿Qué es la radiación de terahercios y cómo funciona?

La franja oculta del espectro

Entre los mundos familiares de los hornos microondas y los mandos a distancia por infrarrojos se encuentra una banda olvidada de radiación electromagnética que los científicos llamaron durante mucho tiempo la "brecha de los terahercios". La radiación de terahercios (THz) abarca frecuencias desde aproximadamente 0,1 hasta 10 billones de ciclos por segundo: demasiado rápido para la electrónica convencional, demasiado lento para los dispositivos ópticos estándar. Durante décadas, esta tierra de nadie careció de fuentes y detectores prácticos, lo que la dejó en gran medida inexplorada.

Esa brecha se está cerrando rápidamente. Los avances en fotónica y ciencia de los materiales han desbloqueado las ondas de terahercios para aplicaciones que van desde los escáneres de seguridad aeroportuaria hasta el diagnóstico del cáncer y la física cuántica de vanguardia. Se proyecta que un mercado global valorado en aproximadamente 840 millones de dólares en 2025 superará los 1700 millones de dólares en 2030, según MarketsandMarkets.

Cómo funcionan las ondas de terahercios

La radiación de terahercios se sitúa entre las microondas (utilizadas en Wi-Fi y radar) y la luz infrarroja (utilizada en cámaras térmicas) en el espectro electromagnético. Sus longitudes de onda oscilan entre unos 30 micrómetros y 3 milímetros: lo suficientemente pequeñas como para obtener imágenes de detalles finos, pero lo suficientemente largas como para penetrar en muchos materiales comunes como la ropa, el cartón, los plásticos y la cerámica.

Dos propiedades hacen que las ondas de terahercios sean especialmente útiles:

• Seguridad no ionizante: A diferencia de los rayos X, los fotones de terahercios transportan muy poca energía y no dañan el ADN ni el tejido vivo, lo que los hace seguros para escanear personas y muestras biológicas.
• Huella dactilar molecular: Muchas moléculas orgánicas absorben la radiación de terahercios a frecuencias características debido a las vibraciones de baja energía y las transiciones rotacionales. Cada sustancia produce una "huella dactilar" espectral única, lo que permite la identificación precisa de productos químicos, fármacos y explosivos.

La generación de ondas de terahercios suele implicar pulsos láser ultrarrápidos que inciden en una antena fotoconductora o en un cristal no lineal, lo que convierte la luz en emisiones de frecuencia de terahercios. Los enfoques más recientes utilizan emisores espintrónicos: finas películas magnéticas que producen pulsos de terahercios de banda ancha cuando son alcanzadas por un láser de femtosegundos.

Por qué existía la "brecha de los terahercios"

La brecha persistió debido a un desajuste fundamental de la ingeniería. Los transistores de silicio en la electrónica de consumo operan cómodamente a miles de millones de ciclos por segundo (gigahercios), pero tienen dificultades para alcanzar billones. Mientras tanto, los láseres semiconductores funcionan eficientemente a frecuencias infrarrojas de 30 THz y superiores, pero no pueden descender fácilmente al rango de terahercios bajos. Durante la mayor parte del siglo XX, ni la tecnología electrónica ni la óptica pudieron salvar esta división.

Los avances desde la década de 1990, en particular los láseres pulsados ultrarrápidos y las nuevas estructuras semiconductoras como los láseres de cascada cuántica, finalmente proporcionaron a los investigadores herramientas confiables para generar y detectar ondas de terahercios, según una revisión en Light: Science & Applications.

Dónde se utiliza la tecnología de terahercios

Detección de seguridad

Los escáneres corporales de los aeropuertos ya utilizan tecnología de ondas milimétricas cercana al rango de los terahercios. Los verdaderos generadores de imágenes de terahercios pueden ver a través de la ropa y el embalaje para revelar armas o explosivos ocultos sin radiación dañina. Las aplicaciones de defensa y seguridad representan aproximadamente un tercio del mercado de la tecnología de terahercios.

Imagenología médica

Debido a que las ondas de terahercios son absorbidas de manera diferente por el tejido sano y el canceroso, en gran parte debido a las diferencias en el contenido de agua, los investigadores están desarrollando herramientas de detección de cáncer no invasivas. La imagenología de terahercios ha demostrado ser prometedora en la identificación de cánceres de piel, mama y orales, y puede resultar más precisa que los rayos X para el diagnóstico dental. La atención médica representa aproximadamente el 26% del mercado de terahercios.

Control de calidad industrial

Los fabricantes utilizan escáneres de terahercios para inspeccionar los recubrimientos de tabletas farmacéuticas, detectar defectos en materiales compuestos y verificar la contaminación de los envases de alimentos, todo ello sin abrir ni destruir el producto.

Física fundamental

En un estudio histórico de 2026 publicado en Nature, los físicos del MIT construyeron un microscopio de terahercios que reveló movimientos cuánticos ocultos dentro de un superconductor de alta temperatura por primera vez. Al sondear con luz de terahercios, el equipo observó electrones superconductores que oscilaban colectivamente, un fenómeno invisible para otras técnicas. Tales conocimientos podrían acelerar la búsqueda de superconductores a temperatura ambiente.

Qué sigue

La carrera está en marcha para hacer que los dispositivos de terahercios sean más pequeños, más baratos y más rápidos. Los investigadores están explorando las comunicaciones inalámbricas de terahercios que eventualmente podrían ofrecer velocidades de datos mucho más allá de 5G. Las cámaras de terahercios compactas y en tiempo real podrían revolucionar el control de calidad en las fábricas. Y a medida que las fuentes y los detectores continúan mejorando, la brecha que una vez estuvo vacía en el espectro electromagnético se está convirtiendo en una de sus fronteras más prometedoras.