En el capítulo anterior, Agustina Asenjo,
investigadora del Instituto de Ciencias de los Materiales del CSIC,
nos fue desvelando las propiedades magnéticas de los materiales
y los avances en nuevas estrategias
para el almacenamiento de información
a través de vips magnéticos nanométricos.
Las nuevas alternativas
que se plantean desde esta línea de investigación
van dirigidas a utilizar materiales fuera del plano
o nanoestructuras magnéticas.
Esto supondría un gran avance en los discos duros del futuro,
ya que se reduciría el tamaño de los vips,
y cuanto menor tamaño tengan los vips,
más pequeños podremos fabricar los discos duros
y más rápidamente podremos leerlos.
En el programa de hoy hablaremos de...
las interacciones entre moléculas orgánicas
y biomoléculas con las superficies de los materiales,
y sus propiedades electrónicas.
Para ello, José Ángel Martín Gago, físico experto en nanotecnología,
autor de numerosos artículos especializados
y con una amplia experiencia en ámbitos de divulgación científica,
va a guiarnos por el trabajo que está desarrollando actualmente
su grupo de investigación
en el Instituto de Ciencias de los Materiales del CSIC.
-Muchas gracias por aceptar estar en esta entrevista,
y, para empezar, me gustaría que comentases
qué es lo que entendemos por nanociencia y nanotecnología,
su diferencia, qué es esto de nanomundo,
y el nanómetro, en sí mismo, qué es lo que es.
-No creo que exista una definición estándar o cerrada
de lo que es la nanociencia y la nanotecnología.
Es un concepto que se ha ido haciendo durante los últimos años,
y creo que para entenderlo sólo tenemos que mirar
cómo ha ido evolucionando la tecnología durante toda la sociedad.
Por ejemplo, yo recuerdo, cuando era pequeño, los televisores.
Los televisores eran unos tochos enormes,
con unas válvulas dentro, que eran unos diodos,
pero eran diodos de vacío, eso era una cosa potente y divolúmica.
La tecnología ha ido haciendo, que ese cacharro,
se haga cada vez más pequeño y tenga mucha más capacidad.
Se han ido haciendo, al final se sustituyeron esas válvulas
por elementos de estado sólido,
se fue haciendo mucho más pequeño y hoy día tenemos pantallas planas.
Es la tecnología que ha llegado más capacidad,
con menos dinero, en menos espacio.
Una carrera hacía hacer las cosas mucho más pequeñas.
Pero ahora hay que seguir dando pasos,
queremos seguir avanzando en eso,
nos gustaría ya, que la pantalla de televisión,
ya no fuera ese mastodonte, ni siquiera una pantalla plana,
sino poder llevarla, por ejemplo, en un bolsillo,
como llevas el móvil, o en una tarjeta de crédito,
o un ordenador que sea una tarjeta de crédito.
Bueno, pues ese es el paso siguiente a la tecnología actual.
¿Y qué es lo que pretende la nanotecnología?
Llegar a hacer una nueva tecnología con objetos mucho más pequeños.
¿Y qué hay en la naturaleza que tengan tamaños nanométricos?
Pues hay muchos objetos naturales, como pueden ser virus,
algunas moléculas orgánicas complejas,
más pequeño que el nanómetro ya tienes moléculas más simples
o incluso átomos, que son décimas de nanómetro.
Entonces, con esos objetos que tienen esos tamaños del nanómetro,
podremos intentar construir una nueva tecnología.
-Bueno, has mencionado que es interesante hacer cosas pequeñas,
pero es interesante desde el punto de vista plástico,
o porque pueden buscar alguna aplicación a todo esto,
¿qué es lo que hay detrás de la nanotecnología
desde el punto de vista aplicado?
-Esa es una muy buena pregunta,
porque si te das cuenta, la tecnología actual,
ha ido haciendo el mismo objeto cada vez más pequeño,
por ejemplo, con el silicio, que todos los dispositivos electrónicos,
nuestros móviles, ordenadores, su corazón es de silicio.
Para eso, tenías el material de silicio
y lo ibas haciendo más y más pequeño,
como si fueras un escultor que con un cincel, va puliendo,
haciendo estructuras cada vez más finas y más pequeñas,
pero llega un momento en que ya no puedes hacerlo más fino,
porque ni tienes herramientas tan finas,
ni puedes seguir perfilando el material.
Entonces, la nanotecnología,
para trabajar con estos objetos del mundo nanométrico,
lo que propone es una forma diferente de pensar,
no trabajar desde arriba hacia abajo, como el escultor,
sino trabajar un poco como el albañil,
utilizar esos objetos nanométricos para construir algo,
es decir, si quiero construir una capa molecular,
coger cada molécula que la forma y ensamblarlas,
como quien hace un puzzle,
no como el escultor que va haciéndolo y perfilándolo,
sino construyendo de manera ascendente.
Entonces, esta es una característica de las principales,
de la forma nueva de lo que supone esta nanotecnología.
-Aunque parezca que llevamos 10, 12, 13 años
en el tema de la nanotecnología,
porque es cuando los gobiernos han hecho más inversión,
en realidad sabemos que hay más, esto arranca hace más de 50 años,
¿quiénes puede decirse que son los padres, los pioneros,
de la nanociencia y la nanotecnología?
-Es más antiguo, pero tampoco tanto,
la verdad es que también, igual que con la definición,
no existe una definición muy cerrada,
en cuanto a los padres o fundadores de la nanotecnología,
tampoco está claro.
Se puede decir, que el primero que habló de nanotecnología
o que barajó estas ideas, por ejemplo, que he dicho antes,
de construir de manera ascendente, fue Richard Feynman.
Fue un científico que gano el premio nobel de física
por otra cosa completamente distinta,
por cosas de problemas de partículas de otras energías,
que no tenía que ver con la nanotecnología,
pero una famosa conferencia que él impartió hace unos 50 años,
realmente era como un vidente, o sea, empezó diciendo:
"pero no hay ninguna ley física que nos prohíba jugar con átomos,
porque no podemos ensamblar los átomos como quien ensambla un lego,
si al final todo está hecho de átomos,
podríamos construir diferentes cosas".
Esa, en el fondo, es la base de la nanotecnología,
y quedó en ese discurso olvidada y nadie hizo nada,
porque no había herramientas como para verlo.
-¿Qué sectores son los que, a tú juicio,
crees que son los que van a beneficiarse más
del conocimiento que estamos generando
con la nanociencia y la nanotecnología?
-Una de las características importantes de la nanotecnología,
es la interdisciplinariedad.
Es decir, para construir estos nuevos dispositivos
o este nuevo tipo de aparatos hace falta, no sólo el conocimiento,
por ejemplo, yo soy físico,
pero para trabajar con moléculas orgánicas
necesitas un químico al lado, o si son biológicas, un biólogo.
Y si luego quieres construir un dispositivo,
porque esto sería la parte más científica, un ingeniero.
Eso quiere decir que estos equipos multidisciplinares
pueden atacar distintos temas muy diferentes.
Martín Gago, actualmente coordina el grupo de investigación ESISNA
en el Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid.
En este grupo se estudian
las estructuras de sistemas nanométricos,
así como los procesos de absorción
y reacciones moleculares en ultra alto vacío.
Dicho grupo cuenta con varios equipos de ultra alto vacío,
en los que se operan distintos microscopios de efecto túnel,
combinados con técnicas de difracción de electrones.
-Ahora nos encontramos en vuestro laboratorio,
con un cierto nivel de ruido,
con estas máquinas que llama la atención el papel de aluminio,
estas dimensiones,
¿para qué sirve toda esta parafernalia?,
nos lo puedes explicar.
-Estas son máquinas de lo que llamamos ultra alto vacío,
¿qué quiere decir eso?,
que la presión dentro de estos tubos, dentro de estas partes metálicas,
es la más baja que se puede conseguir en un laboratorio.
Es decir, hemos extraído prácticamente todo el aire,
y no quedan más que unas pequeñas moléculas,
eso, medido en términos de presión,
sería como menos de mil millones de veces la presión atmosférica.
Una vez que hemos conseguido este entorno tan limpio,
en el que no hay nada de oxígeno,
nada de nitrógeno, no hay ningún contaminante,
ya podemos estudiar, de verdad, objetos muy pequeños.
Por ejemplo, si yo quisiera estudiar una muestra de oro, como ésta,
quisiera estudiar algún nano-objeto,
unas moléculas orgánicas que pusiéramos aquí,
yo estudiaría también toda la polución que viene del aire,
para evitar esto, para poder estudiar
muy poquitas capas de átomos y en condiciones muy limpias,
necesitamos toda esta parafernalia
para obtener ultra alto vacío y poder así hacer los experimentos.
-Hemos hablado de que en estos equipos que hay ultra alto vacío,
usáis moléculas, ¿en qué tipo de moléculas estáis interesados?,
¿para qué usáis esas moléculas?
-Fijaros, más o menos, el tipo de experimento que hacemos.
Nosotros estamos estudiando, ahora,
moléculas orgánicas sobre distintos tipos de materiales.
Entonces, para ello, cogemos moléculas orgánicas,
que pueden ser, sobre todo que tengan algún interés tecnológico,
moléculas que puedan ser interesantes
para microelectrónica o la nueva nanoelectrónica,
moléculas que tengan interés biológico,
y queremos ver cómo se comportan
sobre la superficie de los materiales.
Entonces, las ponemos dentro de estos cacharros,
las evaporamos, vuelan,
como tenemos vacío y no tenemos ningún gas residual,
no se contaminan, y las depositamos
sobre la superficie del material que queremos estudiar.
Y luego, esas moléculas,
las sometemos a ciertos tipos de presiones,
es decir, lo que queremos hacer aquí es, de alguna manera,
hacer que ellas se ensamblen de manera diferente
y que construyan capas moleculares que puedan tener aplicaciones.
Eso luego lo estudiamos con técnicas microscópicas,
como esta que es el microscopio de efecto túnel, entre ellas.
-Nos estás comentando que tenéis,
en estos momentos, ultra alto vacío, con moléculas,
pero finalmente, estas moléculas,
necesitáis alguna herramienta para poderlas observar,
has mencionado microscopios de efecto túnel,
¿cómo funcionan estas herramientas?
-Este es un trabajo muy interdisciplinar.
Nosotros, efectivamente,
estudiamos moléculas que nos suministran otras personas,
bien un grupo de químicos de alguna institución,
pero especializados en fabricar moléculas,
o bien se compran hechas,
pero las más importantes son las que sintetizan de manera especial,
que tienen una geometría determinada,
y esas moléculas las transformamos
o intentamos que partiendo de esa base que ellos nos dan,
se transformen en algo diferente.
Así hemos conseguido, de algún tipo de moléculas individuales,
como si fueran eslabones de una cadena,
unirlos para formar sistemas en dos dimensiones
o en una dimensión, hechos de moléculas.
Y también, recientemente,
estamos trabajando en la formación de grafeno,
porque también podemos descomponer esas moléculas
para crear capas muy delgadas, que tengan un solo átomo de espesor,
que es el llamado grafeno.
Como he dicho antes, las moléculas las depositamos,
las trasferimos desde el polvo que nos suministran los químicos,
a fase gaseosa,
como hay vacío no se contaminan y se depositan en una superficie.
Esas moléculas, luego las vamos a observar con este microscopio,
las trasferimos con todos estos alambres y hierros por aquí,
hasta el microscopio.
Lo que hacemos, en principio funciona de una manera muy simple,
es una punta muy afilada,
imaginemos un trozo de punta que se acerca a la superficie,
pero justo antes de tocar, cuando está realmente al lado,
al lado quiere decir separada por muy poquitos angstroms,
por la distancia de uno o dos átomos,
se para el acercamiento,
y se establece una pequeña corriente entre las dos.
Es algo así como que estás sintiendo la superficie,
pero sin llegar a tocarla.
Si yo la toco puedo seguir,
si yo la tocase podría hacer una línea y seguir como es,
pero si me paro un poquito antes, mido esa pequeña corriente,
y lo que voy a hacer es usarla como si fuera un altímetro,
imagínate un avión que va sobre un desierto y tiene un altímetro,
y va volando a una altura constante,
entonces va siguiendo los relieves de la topografía.
Esa corriente es tan sensible,
que yo puedo saber cuándo estoy encima de un átomo,
o entre dos átomos, o encima de otro,
cuando tengo un objeto que es grande, paso por encima,
y voy moviendo la punta, desplazándola por la superficie,
y así voy haciendo perfiles.
Perfiles que luego, al unirlos, me van a dar una topografía,
me van a dar la imagen entera.
-Has comentado que muchas de las moléculas que tenéis aquí
pueden servir para algo, nanoelectrónica, etc.,
vosotros como científicos con perfil básico, inicialmente,
¿en qué procesos de transferencia tecnología estáis involucrados?
-Esta investigación que nosotros hacemos aquí,
es una investigación básica, es muy fundamental,
lo que queremos aprender es cómo funciona la naturaleza
en estas escalas de magnitud, de tamaños.
Pero, obviamente, tiene una implicación,
por ejemplo, todos los nuevos dispositivos electrónicos
que se pueden hacer con material orgánico,
hay que aprender primero cómo esas moléculas orgánicas
se acoplan, se entienden,
cómo podemos sintetizar nuevos tipos de material orgánico,
de capas orgánicas, en un laboratorio,
y eso que hacemos aquí, digamos que es el paso previo
para construir una electrónica molecular o dispositivos futuros,
que puedan usarse en electrónica flexible, por ejemplo.
-En los últimos seis años,
los gobiernos de distintos países han decidido involucrarse más
en cambiar la percepción social de la nanociencia y la nanotecnología,
sobre todo porque ha habido ciertas corrientes de opinión
hablando mal de la nanotecnología,
por los posibles riesgos que ésta acarrea,
¿cuál es tú opinión sobre la existencia o no de estos riesgos
y cómo debe ser afrontada la situación?
-Aquí hay que hacer una salvedad, yo creo que hay dos enfoques.
Por una parte, toda la tecnología que vamos a crear,
es una tecnología que tiene que utilizar la sociedad, es decir,
que la sociedad tiene que acogerla de alguna manera como suya,
es muy importante la visión que le ofrezcamos a la sociedad,
pero ¿qué visión tiene hoy día?,
por desgracia, la visión que tiene es,
también hablando de la historia que hablábamos antes,
uno de los primeros pensadores en esta definición de nanotecnología,
fueron unas personas del mundo de la Ingeniería,
que hablaron de robots, de nanorobots,
nos dijeron que podrían existir pequeños robots, como submarinos,
que van por nuestra sangre, que nos vigilen, que nos controlen,
o pequeños robots que sean, por supuesto, invisibles,
que tengan una capacidad enorme para hacer algo, para curarnos,
pero claro, también para lo contrario,
robots que parecen autónomos.
Eso asusta a la gente.
Esto realmente, es una cosa que socialmente, no me extraña,
porque a mí mismo me asustaría el pensar
que puedo tener un bicho de esos patrullando por mis venas.
Entonces, esta imagen de la nanotecnología,
de alguna manera hay que cambiarla,
porque creo que, en el fondo, es errónea.
Uno de los problemas de la implantación social
es romper con esta imagen.
Pero, además de eso, también existen riesgos reales.
Es decir, trabajar con tan poquísimos átomos es muy difícil,
necesitas equipos enormes,
saber qué riesgo tiene, tampoco es trivial,
o sea, por qué trabajamos con nanopartículas,
que en principio uno puede pensar que son inocúas,
porque son tan pequeñas que no tienen ningún efecto,
pero quién sabe, a la larga, quién sabe que efectos
puede generar la acumulación de nanopartículas en un organismo.
No existen esos protocolos de control.
-Bueno, a tú juicio,
¿cuál es la posición de los grupos españoles
en el ámbito de la nanociencia y la nanotecnología?,
en el contexto internacional en el que nos estamos moviendo,
si hay peligro que la situación se deteriore y perdamos potencial,
¿qué es lo que opinas al respecto?.
-Aquí merece la pena distinguir entre nanociencia y nanotecnología,
la ciencia es el aprender las propiedades básicas y fundamentales
sobre las que luego se sustenta la nanotecnología.
En nanociencia, España ha adquirido un nivel puntero
o muy importante dentro de la comunidad internacional.
Eso ha sido fruto de unos esfuerzos pasados,
por desgracia, los recortes tan excesivos que hemos tenido
pueden hacernos perder esa senda,
porque mientras que nosotros estamos peleando por subsistir,
los demás grupos en el panorama internacional,
siguen avanzando a un ritmo muy fuerte.
En nanotecnología, España siempre ha estado un poco por atrás,
lo que nos hacía falta, de alguna manera, en mi opinión,
es un paso desde ese conocimiento básico
que se genera en los laboratorios,
que es muy importante y, realmente, estamos muy bien ahí,
a crear empresas y una tecnología de verdad.
Hace falta unos ingenieros que sean capaces de transformar
todas esas ideas en productos o experimentos mucho más aplicados.
Ese paso siempre ha faltado en España,
y ahora todavía más con la crisis,
porque todo lo que es la transferencia a las empresas
es una asignatura pendiente de nuestro país.
En el próximo capítulo, Montserrat Calleja,
investigadora del Centro de Microelectrónica del CSIC,
galardonada con el premio Miguel Catalán de investigación,
por sus trabajos en el campo de la nanotecnología,
va a ser la encargada de explicarnos
las líneas de investigación de i+D+i,
que desarrollan en el Departamento de Dispositivos,
Sensores y Biosensores, que ella misma dirige.
¡No os lo perdáis! ¡Os esperamos!