El Nanomundo,
es un ámbito fascinante de estudio e investigación,
repleto de objetos diminutos,
que debido a su nanotamaño, se escapan de nuestra percepción,
pero están más cerca de lo que pensamos,
en lugares muy próximos y objetos cotidianos.
¿Pero lo podemos percibir visualmente?
¿A qué nos referimos con diminuto?
Para que nos hagamos una idea,
del tamaño de lo que estamos hablando,
pensemos, que un nanómetro es diez elevado a menos nueve metros,
o lo que es lo mismo,
un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro,
y la millonésima parte de un milímetro.
La Nanociencia y la Nanotecnología son las áreas claves hoy en día,
para desvelar, a través de la observación y el análisis,
el comportamiento de la materia,
cuando esta se presenta en un formato en el que,
al menos una de sus dimensiones tiene tamaño nanométrico.
¿Cómo se puede acceder a este mundo diminuto?
Durante los últimos siglos nos hemos ido dotando de instrumentos
que nos han permitido profundizar en esos mundos más pequeños.
Primero fue posible,
acercarnos a los recónditos parajes del micromundo,
y gracias a la Ciencia
y al desarrollo de las nuevas tecnologías,
como los microscopios de proximidad o de efecto túnel,
galardonados con el Premio Nobel de Física en 1986,
ha sido posible explorar y manipular todo tipo de nanobjetos.
Ese fascinante viaje hacia lo diminuto
nos ha ido descubriendo todo un paisaje sorprendente,
formado por átomos, moléculas,
nanopartículas, nanotubos de carbono,
proteínas, virus, grafeno,
con comportamientos y propiedades diferentes
a las que nos encontramos en otra escala.
Sin duda, la investigación científica en este ámbito,
está siendo fundamental
para el desarrollo de nanomateriales, nanodispositivos,
y estrategias de fabricación que van a permitir revolucionar
la manera de comunicarnos, transportarnos,
diagnosticar y tratar enfermedades, producir y almacenar energía,
detectar y eliminar la contaminación
y hasta construir nuestros hogares.
"Sin duda, una nueva revolución industrial,
con grandes implicaciones sociales",
tal y como argumenta Pedro Serena, doctor en Ciencias Físicas
e investigador del Instituto de Ciencias de los Materiales del CSIC.
Su obra, ¿Qué sabemos de... Nanotecnología?,
publicada, de forma conjunta, por el CSIC y la Editorial Catarata,
es un claro ejemplo de trabajo de investigación riguroso,
con el valor añadido de incluir
una clara vocación de divulgación científica,
que trata de acercar la Ciencia a la Sociedad.
Una línea, que ha permitido emprender un proyecto
de estrecha colaboración entre el CSIC y la UNED,
cuyo resultado ha sido
la realización de esta serie de programas de Televisión,
para dar a conocer el conocimiento científico en el ámbito de lo Nano,
que actualmente se está produciendo en nuestro país.
Nada más y nada menos
que 17 investigadores e investigadoras españolas,
que están trabajando en ámbitos científicos
como la Química, la Física, la Ingeniería, la Biología,
van ir desvelando lo que hay más allá de lo pequeño.
Para el programa de hoy,
contamos con la colaboración de Francisco Guinea,
Físico Teórico del Instituto de Ciencias de los Materiales del CSIC.
Investigador de reconocido prestigio,
quien ha sido galardonado, este año,
con la Medalla de la Real Sociedad Española de Física,
por sus trabajos sobre el Grafeno,
el material que hoy día,
suscita grandes expectativas para la nueva revolución tecnológica.
-Estamos con Paco Guinea, uno de los profesores de investigación
del Instituto de Ciencias de los Materiales de Madrid,
instituto que vamos a visitar
en varias ocasiones a lo largo de esta serie,
porque es uno de los que más realizan trabajos en Nanotecnología,
y se trata de eso, de hacer una revisión al mundo Nano con expertos,
y en este caso, expertos que en los últimos años
han aparecido bastante en los medios como es tú caso,
por todo lo que tiene que ver con el Grafeno,
que es lo que trabajaremos más en la entrevista.
Pero, antes de llegar a ese punto,
te voy a hacer unas preguntas que hacemos a todos los participantes,
y están relacionadas con definiciones muy básicas,
conceptos muy básicos, de la Nanotecnología.
Para ti, ¿qué es lo más relevante de la Nanotecnología?,
¿qué es lo que más podríamos destacar de la Nanotecnología?
-Ha sido un avance muy considerable en la Ciencia,
el poder tratar cosas de esa dimensión,
manipularlas, cambiarlas de sitio, combinarlas de muchas formas.
El manejar átomos a escala individual o molecular,
eso era algo inimaginable hace 20 años, sin ir más lejos.
-En ese contexto, todos los países están corriendo,
porque detrás parece que hay un montón de promesas
sobre revoluciones industriales,
y en esa carrera, los grupos españoles,
¿qué papel están desempeñando en ella?
-Yo creo que hay bastantes grupos de muy buena calidad,
hay un trabajo acumulado
y una experiencia realmente notable en España y, en ese sentido,
no estamos en una posición peor que nuestros países vecinos.
-En el contexto de la Nanotecnología,
es muy transversal, se puede hablar de muchas cosas,
pero parece que los materiales derivados del carbono
están adquiriendo un especial protagonismo,
¿por qué son tan interesantes?
-Ha sido una sorpresa,
tanto los nanotubos como luego el grafeno.
Son muy limpios, son muy perfectos,
son muy fáciles de manejar, porque son muy robustos.
Esa combinación de propiedades,
no se había encontrado antes en otros materiales.
-Hemos comentado que los nanotubos de carbono-grafeno
están siendo uno de los grandes protagonistas,
y una de las aplicaciones que todo el mundo prevé
está relacionada con el mundo de la electrónica.
Pero, sin embargo, las cosas ahí abajo,
cuando se habla de transporte de electrones,
¿son iguales o no, en los dispositivos microeléctronicos
que estamos acostumbrados a utilizar?
-El grafeno y los nanotubos son diferentes.
Ya digo que conducen muy bien la electricidad,
los electrones se mueven con muy poca dispersión,
sufren muy pocos efectos de desorden y, en ese sentido,
es un adelanto que hay que explotar en el campo de la microelectrónica.
-Estamos hablando del grafeno, ya algo más fino no existe,
sin embargo, también tenemos que miniatuarizar
en las direcciones laterales de los dispositivos,
¿dónde está el límite de lo que podemos hacer en la Nanoescala?
-Realmente en el grafeno,
se han conseguido recortar trozos de grafeno
a escala de pocos átomos de nanómetros.
El grafeno es muy versátil y admite muchos tipos de aplicaciones,
pero en el campo de la nanotecnología, desde luego,
porque hay una experimentación muy sofisticada,
no sólo de manipular,
sino de dar la forma que se quiera a una capa de grafeno dada.
-¿Crees que pueden desempeñar un papel relevante,
nanotubos, grafeno, en la electrónica del futuro?,
y ¿cuándo llegará ese futuro, más o menos?
-Yo creo que ya está llegando.
Las empresas grandes, tipo Samsung, también Nokia,
tienen programas de investigación muy aplicados,
en el campo del grafeno muy ambiciosos.
En ese sentido, el futuro ya está llegando, IBM también, muy deprisa,
y ya empieza a haber dispositivos, prototipos, etc.,
no comerciales, pero sí en los laboratorios industriales.
-Y además del cambio de material, que puede ser del silicio,
cambiar a materiales basados en carbono u otro tipo de moléculas,
eso también implicará un cambio en las metodologías de fabricación,
¿qué se puede anticipar?
-Ahí, yo lo veo más bien complementario.
La tecnología del silicio es una cosa muy sofisticada,
muy desarrollada y excelente en muchos sentidos,
pero el silicio da de sí lo que da de sí,
hay cosas que el silicio no puede hacer
y que se puede hacer con el grafeno, por ejemplo,
de una forma más efectiva.
Entonces, seguramente el grafeno,
para empezar va a complementar funcionalidades
que con el silicio son muy difíciles de conseguir.
-Además del transporte de electrones, ya en los centros de investigación,
sobre todo a nivel teórico y últimamente a nivel aplicado,
a nivel, por lo menos, en fase experimental,
se habla mucho de la Espintrónica,
que es utilizar una nueva faceta de esto que se llama Espín.
Primero, explícanos brevemente ¿qué podríamos entender por Espín?,
y ¿cómo se puede utilizar para las tecnologías de la información?
-Lo que ahora manejamos es la cantidad de carga eléctrica
que tenemos almacenada en un dispositivo dado,
pero, los electrones,
que son los responsables de que la carga se mueva,
también giran, tienen el espín,
es otro grado de libertad, que decimos los físicos,
diferente a la carga eléctrica,
que también se podría manejar y podría acumularse espín en un sitio,
y a través de esa acumulación,
guardar, almacenar y transmitir información.
Tiene sus ventajas, las cargas eléctricas producen potenciales,
producen efectos de largo alcance,
de los cuales te evitas tener con el espín,
y entonces hay una serie de aplicaciones,
las que se consideran ahora con la electrónica convencional,
que se podrían hacer igual o mejor
manejando el espín en lugar de la carga.
-Que eso es un grado de sofisticación terrible, ¿no?
-Es muy difícil, los avances están siendo lentos,
ahí si que conviene no prometer la luna antes de tiempo,
pero se está trabajando mucho y bien en muchos sitios,
y es de esperar que acaben llevando alguna aplicación real,
este tipo de trabajos.
-La serie de entrevistas,
hemos entrevistado a investigadores que mueven átomos,
otros investigadores que usan nonopartículas
para remplazar sulfitos en el vino, la gran mayoría experimentales,
¿qué papel juega la teoría en la Nanotecnología?
-En el caso del grafeno la teoría ha sido muy importante,
y en los nanotubos también, porque son materiales nuevos,
con propiedades únicas, que no se habían conocido antes,
y el tener modelos explicativos,
que permiten desarrollar intuición de por qué funcionan así,
cómo se pueden manipular, etc., es muy necesario,
y justo el papel de hacer modelos es el que jugamos nosotros.
-Y justo empezamos con alguien,
que ha sido galardonado con montones de premios,
de los físicos teóricos más relevantes del país.
En estos momentos, ¿en qué estás trabajando?
-En grafeno, desde luego.
El grafeno, además,
es un material muy agradecido para un físico teórico como yo,
porque no sólo tiene propiedades muy exóticas,
sino que luego no exige, a la hora de hacer modelos,
y funcionan muy bien,
en parte porque el grafeno es muy simple,
desde el punto de vista químico, desde el punto de vista estructural,
entonces, los modelos que hacemos los físicos teóricos,
que simplificamos enormemente la realidad de la naturaleza,
para el grafeno son especialmente buenos,
y ya digo que, al ser muy exótico el grafeno,
ayuda mucho a entender lo que le pasa.
-Y así, ¿en qué propiedad del grafeno
os estáis concentrando más en estos momentos?
-Es que tiene muchas, muy especiales,
tanto estructurales, de rigidez, de elasticidad,
como electrónicas,
y quizás lo más interesante es cómo se relacionan las unas con las otras,
porque se puede manipular una,
y que produzca efectos controlados sobre las otras.
Eso no se puede hacer con otros materiales,
y entonces, este tema más de mezclas de subcampos clásicos,
de la física de la materia condensada,
es en lo que estoy yo ahora.
-Para que el público lo entienda,
quiere decir que, estirando, deformando el grafeno,
podemos controlar alguna otra propiedad,
como su transporte eléctrico.
-Exactamente, cosas de ese estilo sólo se pueden hacer con grafeno,
es una cosa que antes no existía,
o no había materiales que se prestaran a ello,
y es un tema muy relevante y muy interesante de investigar.
-Ya sabemos que, en empresas,
están trabajando en hacer metros cuadrados de grafeno,
lo que anticipa que, en breve,
nos lo podemos encontrar formando parte de los monitores.
Es uno de los descubrimientos que, quizás, ha tardado menos tiempo,
en saltar de una idea a un experimento muy sencillo,
y, después, a una aplicación, ¿no?.
Esto no siempre es así, pero, en este caso,
¿qué es lo que ha ocurrido para que esto suceda?
-Hay una cuestión,
la más importante es que el propio material se presta mucho a ello,
es fácil hacer experimentos, no son especialmente caros,
y el material es lo suficientemente bueno
para que laboratorios que no tienen unos medios muy sofisticados
para purificarlo y limpiarlo, puedan hacer buenos experimentos.
Y luego, aprovechando esa circunstancia,
los descubridores, los que aislaron el grafeno en primer lugar,
un detalle que les honra,
repartieron muestras a toda su posible competencia,
para que pudieran reproducir lo que ellos habían visto,
y avanzara más deprisa el campo.
Entonces, la combinación de las dos cosas,
es la que disparó la investigación en grafeno.
-Y esa investigación, se ha disparado hasta tal punto,
que la Unión Europea lo está considerando,
como uno de los proyectos bandera, que se llama Flagship,
y en el que tú estás muy involucrado,
sobre todo del lado español,
y en el que sí que estamos bastante contentos de tenerlo.
¿En qué consiste esta Flagship?
-Es una cosa que no tiene precedente,
nunca ha habido una inversión
en proyectos de investigación a ese nivel.
La Unión Europea tiene razones para estar preocupada
de la perdida de liderazgo científico y tecnológico de Europa,
ha decidido cambiar las cosas de una forma muy ambiciosa,
y es esta convocatoria para financiar proyectos a gran escala,
con mucho dinero, mil millones de euros,
y durante un periodo muy largo, diez años.
Entonces, la investigación en grafeno,
fue una de las propuestas que se enviaron a Bruselas,
y, efectivamente, fue aceptada.
-Y eso, ¿qué puede representar, sobre todo, para España?
-España está muy bien representada en la Flagship,
tanto el sector académico,
la investigación que se hace en centros públicos,
como el sector industrial,
hay muchas y buenas empresas en España muy interesadas en grafeno,
que han sabido influir
a la hora de que la propuesta de la Flagship saliera adelante,
y, en ese sentido, en ese Flagship del grafeno,
España está representada muy por encima
de lo habitual en proyectos europeos,
la participación española en otros proyectos europeos.
-Y quizás, aunque está muy representado ahora,
cuajará para que España
pueda mantener en 5 ó 10 años ese liderazgo,
o al final, vamos a trabajar mucho y, seguramente,
alimentemos a otros que están muy posicionados, muy por encima.
-Eso es un problema,
hay que mantenerlo, y España tiene que aportar lo suyo,
ahora la pregunta es también relevante para Europa en su conjunto,
Europa está haciendo una apuesta muy grande,
y luego hay muchas empresas, en otros lugares,
en concreto, en Asia y en Estados Unidos,
que pueden acabar siendo las beneficiarias
de este esfuerzo tan enorme que vamos a hacer los europeos.
La investigación es una apuesta arriesgada siempre.
-De acuerdo.
Pues nada, yo creo que esta entrevista ha sido muy interesante,
y te damos las gracias por estar con nosotros.
-Gracias a ti.
Así acabamos el programa de hoy,
con esta magistral lección sobre el grafeno,
uno de los materiales más finos, flexibles y fuertes,
y con mayor conductividad que existen,
y que están llamados a revolucionar el futuro.
Desde importantes cambios en la industria de la telefonía móvil
o la fabricación de chips, hasta la forma de elaborar fármacos.
En el próximo capítulo,
contaremos con la participación de Ángel Maroto,
profesor de Química de la UNED,
que nos desvelará los secretos de los Nanotubos de Carbono
y nos llevará por los laboratorios
de la Facultad de Ciencias de la UNED,
donde se está desarrollando esta línea de investigación.
Algo más sabemos sobre... Nanotecnología.