Difracción

El fenómeno de difracción se produce cuando un haz de radiación electromagnética se desvía ligeramente de su trayectoria. Este fenómeno puede darse al atravesar el haz un medio transparente limitado por dos caras no paralelas (lo que se denomina un prisma óptico), al reflejarse el haz en una superficie (llamada red de difracción) o al atravesar el haz una rendija; en estos dos últimos casos es necesario que la superificie o la rendija tengan un tamaño similar al de la longitud de onda del haz de radiación electromagnética.

La ley de Bragg relaciona el ángulo de desviación con la longitud de onda del haz incidente y el tamaño de la rendija, provocando la separación de las radiaciones de distintas longitudes de onda. Este es precisamente el fenómeno que provoca la aparición del arco iris, al descomponerse la luz blanca en los colores que la componen. También puede darse un fenómeno de interferencia que se manifiesta en la aparición de unos diagramas de difracción (llamados laueogramas), a través de los cuales se puede obtener información sobre la estructura interna de la materia.

La difracción es un fenómeno con múltiples aplicaciones científicas y tecnológicas. Para empezar sirve para descomponer un haz de luz visible, infrarrojo o ultravioleta en sus componentes monocromáticos, lo cual resulta sumamente útil en técnicas tales como la espectroscopía.

Cuando se utiliza radiación de longitudes de onda muy cortas, como los rayos X, la difracción no se produce mediante lentes o espejos, sino por la separación existente entre los átomos de un sólido, que es del mismo orden de magnitud que la longitud de onda de los rayos X. Los diagramas de difracción así obtenidos son una poderosa herramienta para la determinación de la estructura cristalina del material investigado, ya que constituyen algo así como sus huellas dactilares. Esto permite tanto identificar la naturaleza de un material como estudiar su estructura interna. Los materiales amorfos, al tener los átomos distribuidos al azar, no presentan este tipo de difracción y dan tan sólo una absorción uniforme.

J.D. Watson y F.H.C. Crick, con la ayuda nunca ponderada de Rosalind Elsie Franklin, se valieron de esta técnica para determinar la hoy en día conocidísima estructura de doble hélice del ADN pero asimismo ha sido utilizada para el estudio de numerosos materiales sólidos, desde minerales y polímeros hasta proteínas y otras sustancias bioquímicas. Con la llegada de los ordenadores electrónicos la difracción de rayos X se ha convertido en algo rutinario, ya que el principal problema era el de resolver matemáticamente los enrevesados diagramas de los materiales complejos.

Más tarde, y basándose en el principio físico de la dualidad onda-partícula de De Broglie, se han extendido las técnicas de difracción a las radiaciones asociadas a partículas tales como los electrones o los neutrones, ya que al ser sus longitudes de onda asociadas mucho más pequeñas que la de los rayos X se puede obtener una mayor resolución que en el caso de éstos, principalmente en el estudio de moléculas tales como las proteínas.

La difracción de rayos X ha tenido su pequeño momento dentro de la ciencia-ficción en la obra LA AMENAZA DE ANDRÓMEDA, de Michael Crichton, donde se utiliza para averiguar la estructura del mortífero virus que da nombre a la novela.

© Jacobo Cruces Colado, José Carlos Canalda