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.
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.
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.
En el capítulo anterior,
contamos con la colaboración de Ceferino López,
investigador científico
del Instituto de Ciencias de los Materiales del CSIC,
cuya línea de investigación se desarrolla
dentro del ámbito de la nanofotónica.
Este campo emergente de la fotónica en la nanoescala,
está propiciando el desarrollo de nuevas aplicaciones,
materiales y dispositivos, con grandes aplicaciones en ámbitos
como el de las telecomunicaciones ópticas,la energía y la biomedicina.
Algunos ejemplos de estas aplicaciones
serían los nuevos láseres que se utilizan en cirugía,
dermatología, detección, destrucción de moléculas cancerígenas,
así como el desarrollo de células solares fotovoltaicas,
que refuerzan la absorción de luz
o la creación de nanodispositivos fotónicos.
Precisamente de ello nos va a hablar nuestro invitado de hoy,
especialista en el tema, Pablo Aitor Postigo,
que actualmente trabaja en el Instituto de Microelectrónica
del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.
Hola Aitor, nos encontramos aquí,
en el exterior del Instituto de Microelectrónica de Madrid.
Vamos a aprovechar para hacerte unas preguntas y la primera es:
¿Qué interés tiene que el hombre se empeñe
en hacer las cosas más y más pequeñas?
¿Por qué es interesante hacer algo pequeño?
A medida que hacemos las cosas más pequeñas
tenemos un mayor control sobre lo que estamos haciendo.
Es como si cuando hacemos una casa
utilizáramos bloques muy pequeñitos en lugar de grandes paneles.
Si utilizamos pequeños ladrillos
podemos definir bien las formas de las habitaciones
o incluso una pequeña chimenea.
Por eso, cada vez que utilizamos materiales en pequeño tamaño,
en la nanoescala, accedemos más fácilmente
a controlar las dimensiones y las propiedades de esos materiales.
Y dentro de la nanotecnología
se habla de nanomateriales materiales o nanoestructurados,
¿qué es un material nanoestructurado?
Los materiales que nosotros utilizamos
están compuestos por átomos
que están separados aproximadamente medio nanómetro,
eso significa que en 50 nanómetros nos cabrían como unos 100 átomos.
Para que nos hagamos una idea del tamaño del que estamos hablando,
pensemos que un nanómetro es diez elevado a menos nueve metros,
o lo que es lo mismo,
un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro
y la millonésima parte de un milímetro.
Los materiales nanoestructurados, que ahora están en boga,
aunque parece algo del presente
ya nuestros antepasados parecía que sabían,
aunque fuese sin querer, hacer materiales nanoestructurados,
de alguna forma se puede decir
que eran nuestros antecesores nanotecnológicos.
¿Qué ejemplos podríamos poner?
Un ejemplo que podemos observar con cierta frecuencia
son las vidrieras de las catedrales que tienen un color específico
porque en el interior del vidrio hay unas nanopartículas metálicas,
esto ya lo conocían también los romanos.
Pero hay otro tipo de materiales
que a mí me llaman mucho más la atención,
que son mucho más antiguos,
tienen como unos 50 millones de años
y son las alas de las mariposas.
Si nos fijamos en lo colores de las alas de las mariposas,
los rojos vienen dados
principalmente porque existe una pigmentación,
pero los verdes y los azules no se producen por pigmentación,
es difícil que en la naturaleza haya este tipo de pigmentos.
La razón de que estos colores estén presentes,
si uno mira detenidamente el ala de la mariposa,
es porque las pequeñas escamas de las que está compuesta,
están nanoestructuradas.
Es decir, cuando uno tiene imágenes de miscroscopía electrónica
en la escala de los nanómetros,
se observa claramente que hay un nanopatrón,
unas dimensiones en el terreno de los nanómetros
que hacen que la luz que se refleje de esa escama
sólo sea del color verde o azul.
Es un fenómeno que se conoce como iridiscencia
y que nos permite acceder y entender estos fenómenos
que se producen con la luz y la nanoescala.
Precisamente has hablado de dos ejemplos,
las vidrieras, las mariposas, en los que la luz está involucrada.
¿Qué tiene que ver la nanotecnología con la manipulación de la luz,
los dispositivos ópticos, optoelectrónicos, etc?
Los dispositivos optoelectrónicos utilizan para su funcionamiento,
luz y electricidad, que en el fondo electricidad es lo mismo que la luz.
La luz tiene una longitud de onda en el espectro visible,
que es el que nuestros ojos ven, entre los 400 y 800 nanómetros,
que es precisamente la escala de los nanómetros,
con lo cual, si accedemos a esa escala
podemos controlar de nuevo las propiedades de la luz.
Si nosotros utilizamos la nanotecnología
para jugar con los cientos de nanómetros en un dispositivo,
esos dispositivos pueden funcionar de forma más eficiente
con la luz que generan o detectan según para lo que estén diseñados.
La luz es la madre de las energías, las fósiles o la fotovoltaica
y la nanotecnología, que es tan transversal,
algo tendrá que decir respecto de la energía ¿no?
¿Qué aplicaciones palpables hay de la nanotecnología
o los nanomateriales en el ámbito de almacenamiento,
transporte, conversión de energía?
Hay aplicaciones en todos los terrenos,
por ejemplo, en generación de energía
se está trabajando en la fabricación de células solares más eficientes
utilizando nanotecnología y nanofotónica
que es el control en el fondo de la luz en la nanoescala.
En almacenamiento de la energía
también se están utilizando nuevos materiales
como los nanotubos de carbono;
y en el transporte de la energía, como la energía eléctrica,
se utilizan también nuevos nanomateriales como el grafeno
que permite el transporte de la electricidad en la nanoescala
con mucha eficiencia.
En cuanto a la conversión de energía solar en electricidad
la fotovoltaica es una tecnología que va ganando terrenos,
pero que casi toda está basada en silicio
y sin embargo la nanotecnología
parece que puede brindar alguna alternativa.
¿Qué alternativas son estas que brinda la nanotecnología?
Una interesante alternativa en la que nosotros estamos trabajando
es utilizar la nanotecnología
para mejorar la eficiencia de las células solares.
Si nosotros aplicamos el mismo concepto
que se da en las alas de las mariposas y nanoestructuramos
el material del que está compuesta la célula solar,
podemos hacer que este dispositivo
sea más eficiente a la hora de absorber la energía del sol
y nos proporcione más electricidad.
Ya has hablado de lo que estáis haciendo vosotros.
¿En qué materiales, qué técnicas,
en qué estáis trabajando en el Instituto de Microelectrónica?
Nosotros estamos ahora mismo
estamos trabajando en mejorar la eficiencia de células solares
mediante nanofotónica y nanotecnología.
También estamos trabajando en el diseño y la fabricación
de nuevos dispositivos nanofotónicos, como por ejemplos detectores de ADN,
y también estamos intentando y hemos conseguido ya fabricar
emisores de fotones individuales para información cuántica.
Háblanos un poco de esto de los fotones individuales
y la información cuántica.
Porque eso tiene que ver con las tecnologías de información.
Es un tema en el que se ve que se mezcla todo,
la manipulación de la luz,
la puedes utilizar para optimizar paneles,
pero también tiene estas aplicaciones que parecen sorprendentes.
Efectivamente, hace unos años no se conocía nada de esto
porque las herramientas, sobre todo experimentales,
para fabricar este tipo de dispositivos nuevos,
no estaban al alcance de los laboratorios.
Hoy en día, disponemos de esas herramientas
y podemos abordar la fabricación de estos dispositivos
que consisten en utilizar pequeños trocitos de materia
en la nanoescala para que emitan un poquito de luz,
tan poquito como un único fotón y, mediante nanofotónica,
hacer que esa pequeña cantidad de luz se utilice de la forma más eficiente,
es decir, dado que tenemos tan poca cantidad de luz como un solo fotón,
tenemos que tener mucho cuidado hacia donde lo dirigimos
para poder recogerlo, etc.
Eso es lo que la nanotecnología nos permite realizar.
Estos pequeños fragmentos de materia es lo que se llaman puntos cuánticos.
¿Para qué se pueden utilizar estos puntos cuánticos,
de qué materiales están hechos?
Ya has visto una que es las aplicaciones
en los futuros ordenadores,
pero ¿para qué se utilizan ya en realidad?
Los puntos cuánticos se están utilizando actualmente
en terrenos tan diversos como la generación de energía fotovoltaica
o la nanomedicina para transportar pequeñas cantidades de material
hacia zonas importantes del cuerpo humano
y que hagan una función específica
como puede ser enfatizar una imagen de alta resolución o similar.
¿Qué materiales son los habituales que nos encontramos un punto cuántico
o puede ser de cualquier tipo de material
o tiene que tener requerimientos?
En principio el punto cuántico
está únicamente definido por sus dimensiones.
En cuanto un material adquiere una dimensión
en el terreno de los nanómetros
se pueden apreciar sus propiedades cuánticas y de ahí su nombre.
Los materiales de los que pueden estar formados son muy diversos
aunque los que más interés tecnológico pueden tener
son los formados por materiales semiconductores como el silicio,
los compuestos 3-5 y otras mezclas de materiales,
incluso metálicos.
Has mencionado aplicaciones en medicina,
otro tema que ha salido es el de la energía,
son temas que afectan a la sociedad.
¿Cuál es tu opinión sobre la percepción
que la sociedad tiene de la nanotecnología?
Yo creo que la sociedad cada vez conoce más la nanotecnología,
de hecho ese término aparece citado varias veces en películas de cine,
con lo cual pienso que una parte importante de la sociedad
conoce que la nanotecnología está aquí, que está para quedarse
y que involucra un avance en el conocimiento
y acceso a nuevas capacidades que pueden ser muy importantes.
En algunos países se está tomando muy en serio.
¿Qué países son los que están liderando la nanotecnología
tanto en inversión como en resultados prácticos?
Yo diría que casi cualquier país desarrollado,
y entiendo por país desarrollado
aquel que tiene una mínima infraestructura investigadora,
tiene un programa ahora mismo en nanotecnología.
Sí que es cierto que a nivel de liderazgo
yo diría que los países digamos potencia en investigación como EEUU,
Japón, Europa, son los que ahora mismo tienen un papel predominante.
¿España qué papel juega en nanotecnología?
¿Para qué sectores españoles puede ser interesante?
¿Estos sectores están al tanto de estos avances?
Yo creo que el papel de España no es desdeñable.
Desde hace varios años
tenemos varios planes nacionales de nanotecnología
y acciones estratégicas y específicas
para desarrollar la ciencia y nanotecnología en España
y el impacto puede darse en todos los sectores.
En el sector primario desde la agricultura
hasta incluso la generación de energía
si entendemos eso como sector primario,
el secundario por la fabricación de nuevos materiales.
El sector terciario
si se entiende también la medicina como algo de un sector servicio,
hay aplicaciones importantísimas.
E incluso el sector informativo o cuaternario
donde el transporte de información,
por ejemplo la información cuántica,
es muy importante o la información segura.
Yo creo que tiene impacto en todos los ámbitos.
Las aplicaciones son innumerables.
Una última pregunta que tiene que ver con el instituto.
Estamos en el Instituto de Microelectrónica.
¿Quizá ya no es momento
de que se tenga que cambiar el nombre a Nanoelectrónica?
¿Qué opinas?
Quizá tengas razón.
Desde hace ya cierto tiempo nos venimos planteando la necesidad
de un pequeño cambio de nombre
que refleje más la actividad que estamos desarrollando.
Hemos dejado la micra,
que fue el campo de investigación durante los años 70
para pasar al nanómetro, que es lo que actualmente estamos haciendo,
así que indudablemente deberíamos realizarlo.
Muchas gracias por esta entrevista.
A ti.
En el próximo capítulo contaremos con la colaboración
de Fernando Moreno Herrero,
investigador científico del Centro Nacional de Biotecnología,
que nos explicará en profundidad, técnicas innovadoras en este ámbito,
basadas en nanotecnología,
cuyas aplicaciones en la reparación de ADN de nuestras células,
está siendo crucial.
No os lo perdías, os esperamos.