Artesanía atómica

Cuarenta y cuatro átomos de cobalto sobre una superficie de plata en 15 nanómetros. Con una precisión de milésimas de nanométro, y en seis horas de paciente trabajo, los investigadores del Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) han construido, átomo a átomo, el logotipo del veinte aniversario de Tercer Milenio: TM20.

TM 20_171_20x7.7 nm_hotUno a uno, han sido atrapados y empujados a su posición por David Serrate y María Moro con el Moncayo, un microscopio de efecto túnel criogénico. Solo los centros más punteros del mundo, como el de IBM en Almadén (Estados Unidos), dominan en la actualidad la materia a tan pequeña escala con esta precisión (un ejemplo: la película más pequeña del mundo. Hace veinte años, cuando nació Tercer Milenio, no era posible escribir con átomos; los microscopios que hoy ‘tocan’ los átomos como si fueran ladrillos aún no existían.

EN LA CHAMPIONS DE LA NANOCIENCIA “No cabe duda de que nunca hubiésemos soñado poder hacer esto hace unos años -comenta Ricardo Ibarra, director del INA. Investigadores como María y David, con su paciencia y destreza, consiguen día a día en el laboratorio avances que harán que la física que se haga en Zaragoza dentro de otros veinte años esté en la vanguardia mundial. Aunque estemos en segunda división en fútbol, en nanociencia estamos en la Champions League”.

En la actualidad, en Aragón se nanofabrican materiales a la carta y nanodispositivos sin salir del INA, ampliado con los equipos del Laboratorio de Microscopías Avanzadas. Su potencia ha despertado el interés de la comunidad científica internacional y también empresas aragonesas avanzan en clave ‘nano’: Certest Biotec, Sallen, Nurel, Industrias Químicas del Ebro, Nanoimmunotech, Nanoscale Biomagnetics, Nanozar…

Hace un año, cuando el INA empezó con la manipulación atómica, les costaba mucho más tiempo ‘escribir’ con átomos, del orden de una semana. Nuestro TM20 se ‘construyó’ ladrillo a ladrillo, átomo a átomo, en seis horas, aunque hay que ser pacientes y conseguir que el microscopio esté listo para un trabajo tan fino.

Pero escribir nanopalabras es solo una demostración de dominio de la tecnología de manipulación atómica. El poder de observar y manipular la materia a escala atómica es de vital importancia para el sistema I+D+i en las sociedades avanzadas, con aplicaciones en computación cuántica, nanocatálisis e identificación de las etapas de crecimiento del grafeno, que ya se exploran en el INA, y muchas otras. Así se trabaja en IBM  en almacenamiento de nanodatos:

 

PUNTAS ATÓMICAMENTE AFILADAS El funcionamiento de estos equipos de microscopía de sonda próxima “se basa en el posicionamiento, con precisión de milésimas de nanométro (un cabello tiene un grosor aproximado de unos 500.000 nanométros), de puntas atómicamente afiladas sobre una superficie que soportará los átomos y moléculas que nos interesen”, explica Serrate. La instrumentación permite no solo adquirir imágenes con resolución atómica al escanear la superficie con la sonda, sino también hacer las puntas sensibles a las propiedades electrónicas, magnéticas y a las fuerzas existentes entre punta y muestra. Esta última característica “es de particular interés, porque permite modificar la estructura y la conformación de la muestra a escala atómica. Es decir, podemos utilizar los átomos como si fueran ladrillos para construir estructuras y explorar a posteriori su funcionalidad”.

Co_Ag111_171 Image Z (m)¿QUÉ SON ESAS MANCHAS ROJAS? Este motivo está compuesto por cuarenta y cuatro átomos de cobalto que se ven muy bien. Pero ¿qué son esas manchas rojas? David Serrate nos comenta que tienen significado físico: son los electrones de la superficie chocando con los átomos de TM20. Y nos lo explica así de bonito: “Para que te hagas a la idea, los electrones se podrían simular por un estanque de agua totalmente calmado (como la piscina cuando se va la gente y apetece tirarse) donde echamos piedras sin parar en vertical en las posiciones de los átomos de la imagen. La interferencia de las olas provocadas con las que vuelven después de rebotar con las paredes del estanque son la ondas que ves en la imagen, es decir, las manchas rojas”.

Gracias por este regalo de veinte aniversario.

 

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Una respuesta a Artesanía atómica

  1. Félix dijo:

    Gracias a Tercer Milenio por estos 20 años de divulgación científica.
    Felicidades y seguir acercando la Ciencia a todos los públicos.

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