La grandeza de lo enano

vALGA como referencia el grosor de un pelo, tan fino a simple vista para el ojo humano. Pues bien, ese filamento tiene una anchura de 100.000 nanómetros. El lector puede preguntarse a renglón seguido qué se entiende por ello. El nanómetro es la unidad de longitud que equivale a algo realmente inapreciable, como dividir un metro en mil millones de partes iguales. Así, sería cada una de esas minúsculas porciones. ¿Sorprendente? Las referencias visuales desaparecen a esa escala, más aún teniendo en cuenta que la nanociencia se encarga exclusivamente del estudio de unos pocos nanómetros, de 0,1 a 100. El grosor del pelo, desde ese punto de vista, tendría unas dimensiones descomunales. ¿Y para qué sirve todo esto? "La parte más interesante para el avance del conocimiento es que proporciona nuevos resultados que no se manifiestan a escala más grande. El hecho de poder manipular elementos a escala tan reducida permite redefinir la composición de los materiales, creando productos con propiedades a la carta, lo que permite obtener, por ejemplo, fibras más resistentes y livianas", expone a modo de ejemplo Paolo Vavassori, colíder del grupo de Nanomagnetismo del CIC Nanogune.

Son conceptos que habitualmente se escapan a nuestra compresión, pero que manejan a diario desde hace cinco años en este centro de investigación que el jueves que viene celebra una jornada de puertas abiertas con motivo de su aniversario. Una labor que, pese a ser una perfecta desconocida, tiene aplicaciones que comienzan a formar parte de nuestra vida cotidiana.

Este periódico ha querido conocer de primera mano las líneas de investigación que actualmente desarrolla el centro. Vavassori se dirige a la sala donde se encuentra poco menos que "la joya de la corona", el imponente microscopio de transmisión electrónico que permite ver los átomos. ¿Y qué se hace con ellos?

Visitamos el laboratorio de nanomateriales, donde trabajan en esos momentos Ana Zuzuarregi, Unai Carmona, Miren García, Alejandro Martín y Keith Gregorzyk. Todos ellos estudian el desarrollo de materiales a pequeñísima escala los cuales, tras su manipulación, ofrecen las propiedades deseadas, como puede ser una mayor resistencia a la fricción. "Se van depositando átomos sobre distintos materiales y mediante el control de ese recubrimiento induces nuevas propiedades mejoradas: mecánicas, ópticas... A las empresas, por ejemplo, les interesa reforzar las propiedades de las superficies de piezas mecánicas, que los engranajes no se desgasten... Con esta metodología se consigue que los objetos sean más duros, más resistentes, que no se estropeen con el roce", detallan los investigadores a modo de ejemplo.

La misma técnica que utilizan en este laboratorio tiene también aplicaciones a gran escala, como podría ser el recubrimiento de ventanas. La investigación del grupo se orienta hacia esa línea, de modo que haciendo uso de la tecnología, controlando átomo por átomo, se aplique sus resultados sobre grandes superficies. "Uno de los problemas que nos encontramos en ese sentido es que desempeñamos nuestra labor con máquinas especiales, pero el trasvase tecnológico a las empresas requiere de una mayor capacidad de producción con máquinas que no sean tan costosas. Por eso cuesta más trasladar ese conocimiento y el desarrollo de técnicas", reconoce Vavassori.

Sostiene el investigador que "en general estamos ante una inversión que proporcionará beneficios en un futuro. Harán falta años. Nosotros somos los primeros que quisiéramos aplicar mañana mismo los resultados, pero la realidad es que es un largo proceso: encontrar el objeto de estudio, explicarlo, desarrollarlo?". El área de investigación que domina Vavassori es el Nanomagnetismo, que actualmente encuentra en la Biomedicina una de sus aplicaciones más prometedoras. Una de las líneas de investigación está orientada a determinar si el paciente padece alguna enfermedad, partiendo para ello de una pequeñísima muestra biológica, como puede ser una gota de sangre. "Para determinarlo con tan poco material es preciso trabajar a nanoescala, de modo que nos permita detectar si hay proteínas que no deberían estar en esa muestra, o ADN que están mal conformado", explica.

Lo primero que hay que hacer en el laboratorio es extraer las proteínas, y luego contarlas. Para realizar esa labor de recuento se trabaja con lo que los expertos llaman propiedades ópticas de las nanoestructuras magnéticas. Ello nos da el número de proteínas hallado que, en el caso de superar el nivel de alerta, permitiría determinar si hay riesgo de enfermedad en el paciente.

El CIC Nanogune tiene tres patentes en este campo, dos de las cuales están siendo explotadas por empresas, desarrollando prototipos. Apuestan por la eficiencia. La aplicación práctica de esta investigación es que el paciente no se vea obligado a acudir al hospital cada dos por tres, ni que sea necesario extraerle grandes cantidades de sangre en las analíticas. Se busca conseguir el mismo resultado partiendo de una sola gota de sangre. "Sería un ahorro enorme en Sanidad y proporcionaría una manera más simple de analizar la salud de cada paciente. Además, podríamos reaccionar más rápidamente ante las posibilidades de contraer una enfermedad", resume el investigador.

El Nanomagnetismo tiene otras aplicaciones, como la de aumentar la capacidad de almacenamiento del disco duro de un ordenador. Es para los investigadores el campo de estudio más tradicional. Actualmente hay estrategias que permiten mejorar aún más las propiedades del disco duro, aunque necesitan tiempo para desarrollarse. "Todavía hay un gran horizonte de trabajo en este campo, y se pueden encontrar sistemas que permitan grabar la mayor cantidad de información posible en un volumen lo más pequeño posible, cuyo nivel último, en principio, sería el átomo.". La capacidad de almacenamiento en ese caso sería extraordinaria.

Dice el investigador que "teóricamente es posible, aunque hay todavía problemas por solucionar". En cualquier caso, el proceso de miniaturización que ha vivido la electrónica en los últimos años, con ordenadores y teléfonos móviles reducidos a la mínima expresión, también tiene un límite físico. Y partir de ahora los investigadores se han lanzado a buscar soluciones alternativas que puedan aplicarse a corto-medio plazo. "La nanotecnología se desarrolla de manera que comienzas un camino, pero lo que descubres te sugiere otro que no habías contemplado previamente".

Asegura Vavassori que actualmente, más que buscar el objetivo de convertir el átomo en un bit de información, "se está buscando que en el mismo volumen que ocupa un bit actualmente, en el que sólo podemos grabar un cero o un uno, haya más niveles de información, lo que da lugar a una mayor capacidad de almacenamiento. Es, además, una aplicación exportable a otros muchos campos, donde se generarían sistemas mucho más eficientes. "Actualmente hay un gran desperdicio de energía. Esto nos permitiría ahorrar energía y producir sistemas sin tanto consumo. El objetivo es consumir menos sin reducir el nivel de bienestar. Son sistemas muy interesantes de cara al futuro".