Los puntos cuánticos del Sábado

Durante mi estancia en la universidad, siempre tuve compañeros que dedicaban más tiempo a elaborar “chuletas” que al estudio. En ocasiones me dejaban realmente perplejo por la cantidad de información que en un pequeño trozo de papel podían escribir.

¿Qué habría sido de estos compañeros si en aquellos tiempos de universitario hubieran tenido a su alcance tecnologías que ahora son viables, como es la nanoprinting?

Este fin de semana ha sido intenso, he estado con algunos amigos, he salido a cenar y comer, he visto alguna película buena y el sábado me pase toda la mañana en el CSIC concretamente en el Instituto de Microelectrónica de Madrid que está ubicado en el Parque Tecnológico de la Comunidad de Madrid, en Tres Cantos.

Las actividades del Instituto de Microelectrónica de Madrid (IMM) están centradas en la investigación científica y el desarrollo tecnológico en el campo de la Microelectrónica, fundamentalmente en nanoestructuras, dispositivos ópticos, sensores y biosensores.

El motivo de mi visita fue el de ver a un familiar que trabaja allí y de paso conocer los principios en los que se basa esta tecnología.

La visita fue de lo más interesante. Aunque ya es la cuarta vez que voy, en esta ocasión me acompañó mi pareja y disfruté como un enano viendo la cara de sorpresa al ver tanto aparato por allí.

Lo primero que hay que decir sobre nanoprinting es que se realiza, como su propio nombre indica, mediante nanotecnología. ¿Y que es la nanotecnología? La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro es decir 10-6 metros. Lo habitual es trabajar en un rango de uno y cien nanómetros. Se usa en campos muy variados, como puede ser el militar el aeroespacial o el biomédico.

Es importante decir que las propiedades físicas y químicas de la materia a esta escala varían debido a efectos cuánticos. ¿Por qué se llaman efectos cuánticos? Bien, durante un proceso en el que se intercambia energía, esta no se realiza de manera continua, sino que en todo intercambio energético hay una cantidad mínima involucrada, esto quiere decir que la energía toma unos valores discretos más que continuos, esta discretización de la energía da lugar a los cuantos que serán los intervalos posibles más pequeños, y que variarán de un sistema a otro. Por lo tanto la parte de la física que estudia estos fenómenos o efectos cuánticos notables será la Mecánica Cuántica.

Explicado esto de manera rápida, podemos darnos cuenta de los tamaños en los que estamos trabajando. Esto da lugar a la necesidad de usar unos aparatos con una tecnología poco habitual, como por ejemplo el MBE (Molecular-beam epitaxy).

 o el AFM (Atomic Force Microscopy).

Lo primero que necesitamos es una superficie en la que trabajar. Esto lo conseguimos mediante el MBE. En este aparato vamos depositando materiales a nivel atómico, en una cápsula de ultra-alto-vació, de esta forma evitamos contaminación. Algo que me llamó poderosamente la atención sobre este aparato es lo “potente” que puede llegar a ser. Un ejemplo de las posibilidades a las que me refiero es por ejemplo que con un aparato de este tipo y recreando las condiciones de presión y altas temperaturas precisas, podríamos fabricar diamantes. Hoy en día ya existen dos compañías norteamericanas que realizan este propósito, con una calidad capaz de engañar a los más expertos.

Encima de la superficie que aquí creamos podemos “escribir” o “dibujar”. ¿Cómo haremos esto? Mediante oxidación del material creado en el MBE.

La oxidación la conseguimos mediante un potencial, de esta manera iremos ordenando puntos describiendo la trayectoria que nosotros queramos, y así consiguiendo la imagen que nos propongamos.

¿Cómo podemos ver entonces lo que hemos hecho? Usando un AFM podremos simular tridimensionalmente la superficie del material de tal forma que podamos percibir los puntos de oxidación realizados, que a su vez nos permitirá ver con más o menos claridad lo que hemos escrito.

Os pongo algún ejemplo.

 Y por último comentar que los conocimientos que hacen falta para desarrollar todo esto, se consiguen a base de años dedicados a la investigación y al estudio. Es por ello que los investigadores deben ser vocacionales, ya que le dedican la mayor parte de su tiempo. Aunque eso no quita que se puedan tener aficiones no menos importantes

Y como no una imagen de mi paseo por el Instituto de Microelectrónica de Madrid.