En el capítulo anterior tratamos de entender, dentro del nanomundo,
qué era el grafeno y sus múltiples aplicaciones en electrónica,
telefonía móvil, y en gran variedad de objetos cotidianos.
En este capítulo, hablaremos de nanotubos de carbono que,
al igual que el grafeno, se consideran nanoestructuras
dentro del carbono con una amplia gama de aplicaciones.
Los primeros nanobjetos, que se descubrieron en los años 70,
fueron los fullerenos, moléculas formadas por 60 átomos de carbono.
¿Te suena este balón de fútbol?
La FIFA lo utilizó por primera vez en el Mundial de 1970.
Pues bien, su forma, de icosaedro truncado,
conformado por 20 hexágonos blancos y 12 pentágonos negros,
fue ni más ni menos que una imitación de la forma que adoptaba
a escala nano, los fullerenos.
Fue en el año 1991,
cuando se descubrieron los nanotubos de carbono,
que surgen de la capacidad de aislar y enrollar las capas de grafeno,
gracias a los grandes avances de la nanotecnología
y con aplicaciones sostenibles
en el campo de la energía y del medio ambiente.
Aspectos muy importantes, que nos irá detallando Ángel Maroto,
profesor de Química de la UNED, a lo largo de su entrevista
y del trabajo que realiza junto a Antonio Guerrero,
en los laboratorios de la Facultad de Ciencias de la UNED.
Nos encontramos aquí, en un nuevo entorno,
no es el de Cantoblanco o el de Tres Cantos,
sino en un bosque, aquí al lado de la UNED,
y te toca a ti hoy responder a una serie de preguntas muy básicas.
Y luego nos hablarás de lo que haces en tu laboratorio.
Para empezar, Ángel, nos puedes contar por qué tenemos esta obsesión
por hacer las cosas más y más pequeñas.
Qué sacamos de esto.
Muchas gracias por invitarme a este programa.
Esta primera pregunta casi me parece la más sencilla de responder
porque hace poco leí un artículo en el National Geographic
que hablaba de los exploradores a lo largo de la historia
y de los nuevos exploradores y algunos de ellos
son los que se dedican a explorar lo pequeño, lo muy, muy pequeño.
Y, bueno, si ya financió Isabel la Católica
la exploración del Nuevo Mundo, pues es porque era interesante.
Ahora es interesante investigar cómo hacer las cosas más pequeñas
y controlar ese tipo de fenómenos.
Ocurren en lo muy, muy pequeño, en la escala de lo nano.
Nos has comentado antes la diversidad de aplicaciones
que va a tener la nanotecnología.
Hemos entrevistado a expertos en el ámbito de la electrónica,
ámbito de salud, en materiales...
y vamos a irnos enfocando ahora hacia el ámbito de la energía
para llegar a lo que estáis trabajando.
La nanotecnología cómo influye va a influir
en aspectos relacionados con la energía,
algo tan importante para la vida cotidiana de todos nosotros.
Una de las aplicaciones es, efectivamente,
el desarrollo de materiales que intervengan
en todo el proceso de transporte,
almacenamiento y generación de energía.
En el transporte se aprovecharían esas propiedades
relacionadas con su conductividad,
en el almacenamiento consiguen almacenar grandes cantidades
de un combustible que es el hidrógeno.
Podrían ser capaces de almacenar grandes cantidades de hidrógeno,
lo cual favorecería la implantación de las pilas de combustible.
Las pilas de combustible es una manera eficaz y limpia
de generar energía.
El hidrógeno es el principal combustible que se emplea
en las pilas de combustible, valga la redundancia.
Además, en la generación de energía,
los dispositivos que incluyen las pilas de combustible
son catalizadores y también se están ensayando
dentro de los catalizadores que lo componen,
el empleo de nanotubos de carbono, grafeno, parece que se ha visto
que pueden aumentar la eficacia de esos electrodos.
Esos electrodos que componen las pilas de combustible.
Y otro ámbito muy interesante y muy popular
es el de las células fotovoltaicas, los paneles solares.
También en ese campo se ha visto que la nanotecnología
o los nanomateriales pueden mejorar la eficacia
y el rendimiento de esos dispositivos.
Una pila de combustible,
a diferencia de las que venimos utilizando hasta ahora,
nunca se agota.
No es necesario desecharla
al mes o los dos meses, con recargar el depósito de nuevo,
con hidrógeno, metanol o un combustible limpio,
este tipo de pila funcionaría.
En las próximas décadas, coches, ordenadores e hidrógeno
estarán interrelacionados.
Numerosos especialistas hablan ya de una nueva revolución energética,
basada en el hidrógeno, que ya suscita grandes expectativas,
como combustible del futuro, que permitiría que cada hogar
generase su propia energía, de manera limpia y sostenible,
sin necesidad de depender de una red eléctrica centralizada.
Desde luego,
los avances de la nanotecnología y la aplicación de materiales nano,
como los nanotubos de carbono,
ayuda a impulsar este nuevo tipo de tecnología sostenible.
Y ya creo que nos estamos acercando a lo que trabajáis.
¿Nos puedes contar qué estáis haciendo en el laboratorio?.
¿En qué trabajas?
Me alegro que me haga esa pregunta, como no puede ser de otra manera.
Hace ya 15 años que, en nuestro grupo de investigación,
más de 15 años, empezamos a trabajar con nanotubos de carbono.
El principal objetivo era sintetizarlos.
Hace 15 años fue el periodo embrionario
de este tipo de materiales, de cómo se producían.
Esa época inicial implicaba,
cuando conseguías ver un nanotubo de carbono en un microscopio,
te emocionabas, estabas descubriendo algo nuevo.
La evolución de los trabajos ha sido hacia seguir sintetizándolos,
controlar su síntesis y buscar aplicaciones.
Pero, bueno, las aplicaciones se han encontrado en otros grupos.
Nosotros hemos explorado la descontaminación de aguas,
mediante la modificación de esos nanotubos de carbono.
También hemos explorado el uso de nanofibras de carbono
y ha demostrado que pueden ser muy eficaces
a una escala de investigación básica.
Este crecimiento de nanotubos de carbono lo hemos realizado
sobre diferentes superficies,
y una de ellas, que ha sido muy interesante,
es el crecimiento sobre microelectrodos
que pueden ser aplicados en pilas de combustible.
En la actualidad lo que más nos interesa, lo que más nos apasiona,
es la fabricación masiva de estas superficies
crecidas en nanotubos de carbono.
Y lo último está siendo crecer nanotubos de carbono
sobre microbolas o minibolas de alúmina
que consideramos que pueden crecer de manera masiva
para ser aplicados en esa descontaminación de agua futura.
Cuando ya hablas de intentar producir de forma masiva,
obviamente tiene una componente hacia la aplicación
para poder ver cómo esto se transfiere.
¿Tenéis patentes al respecto?
¿Estáis todavía en la parte básica?
Y si estáis pensando en hacerlas y si las tenéis,
¿qué problemas hay para que eso se traslade a una empresa?
¿Son empresas en el entorno UNED?
¿Me puedes comentar algo al respecto?
En el grupo de investigación sí que se publicó una patente.
Por esos años, al principio de los años 2000.
Una patente que implicaba crecer nanotubos de carbono de multicapa
en unas cantidades que, en esa época,
se consideraban superiores a las que se producían normalmente.
A lo mejor en esa época conseguir 100 miligramos se consideraba un éxito
pues con este sistema se se ha conseguido producir
hasta un gramo de nanotubos de carbono.
En estos años la aplicación de esa patente se ha visto mermada
porque en China, sobre todo,
han conseguido optimizar procesos de producción
de nanotubos de carbono de forma masiva
y se pueden conseguir nanotubos de carbono a un precio económico.
En cambio nosotros presumimos de que los nanotubos de carbono
que producimos siempre tiene la misma morfología,
la misma pureza y aseguramos al que quiera utilizar
nuestros nanotubos de carbono de que el lecho que le vamos a dar,
producidos en diferentes ocasiones,
va a tener siempre las mismas características.
¿Las dificultades a la hora de aplicarlo?
La competencia con China.
La dificultad que hay a la hora de convencer a una empresa,
por ejemplo una empresa constructora
que considera que está ensayando introducir esos nanotubos de carbono
y los materiales de construcción
que van a ser más ligeros y más fuertes,
que esos nanotubos de carbono son menos puros
y no van a tener la misma reproducibilidad
que lo que tendrían con nosotros.
En realidad lo que estoy manifestando es un problema de la investigación
y la I+D+i en España,
es la barrera de comunicación que hay entre la investigación básica
y la aplicación en las empresas.
Un problema ya endogámico
porque se lleva hablando de él mucho tiempo
y parece que no acabamos de encontrar la solución.
Es verdad que los chinos pueden producir toneladas de nanotubos pero,
a lo mejor, de baja calidad o para ser aplicados en cosas
pues como una bicicleta que no necesitas.
Pero vosotros tenéis las técnicas para enfocarlo
a aplicaciones muy sofisticadas,
más dirigidas al ámbito de salud o energía.
¿Habéis probado en el tema de salud alguna aplicación directa?
Sí,si...
Concretamente con un grupo de Física
de la Facultad de Ciencias de la UNED
está trabajando en la fabricación de superficies superhidrofóbicas.
Además, son especialmente interesantes esas superficies
si tienen diferente crecimiento vertical como la cama de un faquir.
Es el principal ejemplo.
La cama de un faquir con diferentes clavos.
Si generamos una cama de faquir, a escala nano,
con nanotubos de carbono,
eso se sumaría a la superhidrofobicidad
del nanotubo de carbono como grafito
más la superhidrofobicidad de la superficie de la cama de faquir.
Y, en ese sentido, ya hemos generado superficies, ya se han ensayado y,
¿para qué se aplican esas superficies superhidrofóbicas?
Pues para algo muy interesante,
la generación de dispositivos que permitan analizar microgotas
que se muevan sobre esa superficie y se muevan entre diferentes sensores
que permitan analizar esas microgotas.
Esas microgotas pueden ser de sangre
y analicen distintas propiedades de esa sangre,
como la glucosa, o sea,
lo que nos analizan a todos cuando cogen nuestra sangre
y nos la destripan, por así decirlo.
Ahí es donde más nos hemos aproximado, no mucho más.
Hablo de salud porque justo también ha habido ciertos problemas,
reales, aparentes o magnificados
sobre el tema de la interacción de nanotubos con la salud,
su posible toxicidad...
Pero es algo que no sólo son los nanotubos
sino que hay cuestiones al respecto
con otros muchos tipos de nanopartículas.
Hay cierto descontrol, precisamente lo que es una ventaja,
las grandes propiedades y los grandes cambios parece que también puede ser
el cambio a peor por temas tóxicos.
Entonces, ¿qué crees que piensa la población de esto?
¿Qué crees que va a ocurrir si el tema de la toxicología es cierto?
¿Hay que tener cuidado?
Bueno, la noticia que mucha gente puede conocer es la de las cremas
que tenían nanopartículas que las han retirado.
Luego, alguien te puede contar
que las cremas siempre han tenido nanopartículas.
Entonces, basta para que se ponga que tiene nanopartículas
para que, al lado, haya una noticia en un periódico
que un organismo haya avisado
sobre la posible interacción de esas nanopartículas.
Pues, efectivamente.
Pero en eso yo creo que las farmacéuticas
y toda la industria que trabaja en ese tipo de cosas
tienen experiencia suficiente para cubrir y estudiar los riesgos
que tienen estas nanotecnologías
o la aplicación de estas nanopartículas.
Muchas veces viene, creo yo, que cuando apliquemos
los nanotubos de carbono a ese tipo de cosas,
por poner un ejemplo,
los nanotubos de carbono tenemos que estar seguros
de la composición que tienen porque,
muchas veces, vienen acompañados de metales.
Esos metales no tienen por qué ser buenos.
¿Que los nanotubos de carbono se acumulan?.
Claro, porque son muy resistentes.
Lo que es una ventaja en otro sentido, es una desventaja en otro.
Que se acumulen en el organismo, que taponen las arterias,
puede ser preocupante.
Otra cuestión que preocupa es que algo tan pequeño
parece ser que incluso es capaz de entrar en las células
y distorsionar su funcionamiento o perjudicarlo.
No sé si los matarán, pero utilizarán muchos ratones
y cobayas para cubrir eso.
Yo creo que hay que tener precaución, efectivamente.
Entonces, esto es posiblemente una posible fuerte de retraso.
Has mencionado antes que con las pilas de combustible
hubo unas expectativas.
Los gobiernos han hecho unas grandes inversiones
y han puesto unas expectativas muy altas en la nanotecnología.
Pasa el tiempo y, por otro lado, estás diciendo
que hay muchos productos que están.
¿Esto puede ser un gran bluf?
O en realidad se van a cubrir estas expectativas,
o nadie sabe lo que va a pasar,
como suele ocurrir muchas veces en ciencia.
No hay que dejar de invertir en nanotecnología,
como no hay que dejar de invertir en nada que se esté trabajando
en los institutos de investigación.
Es decir, hay que confiar en los investigadores,
en su intuición, en lo que ellos propongan.
Hay que intentar quitar el componente de la inversión,
hay que quitar el componente este que tiene de está de moda,
luego hay que invertir en ello.
No invertimos porque está de moda,
invertimos porque tiene un gran potencial.
Y luego hay otra cosa muy importante que es la investigación básica.
Hay que invertir en ella, sí o sí.
De todas las investigaciones que un investigador,
como yo, como nosotros, como los que hacemos este programa,
a lo mejor lo que llega a aplicación práctica es un 10% o incluso menos.
Pero, el conocimiento que se genera, lo que se ha explorado,
eso va a quedar ahí y probablemente sea utilizado
por otros investigadores para no caer en el mismo error,
o lo que tú viste que era un error, para él va a ser una ventaja.
Luego hay otra cosa importante.
La nanotecnología es una herramienta.
Entonces, aunque se deje de invertir en nanotecnología
se va a invertir en medicina pero,
si la nanotecnología es interesante, los proyectos de investigación
relacionados con medicina,
que lleven nanotecnología incorporada,
lo van a seguir aplicando si realmente es útil.
Si la nanotecnología realmente es útil se va a seguir invirtiendo,
directa o indirectamente.
Muchas gracias por todo y yo creo que ha sido bastante interesante.
Muchas gracias.
En el próximo capítulo Agustina Asenjo,
investigadora experta en magnetismo
del Instituto de Ciencias de los Materiales del CSIC,
nos hablará del desarrollo de nuevos microscopios de altos aumentos
para obtener imágenes y vídeos
de las propiedades magnéticas de los materiales,
con el fin de que los bits magnéticos
tengan tamaño nanométrico.