Los materiales, si se disponen en tamaños comparables al de átomos y moléculas, se comportan diferente a como lo hacen en dimensiones macro. En el país se avanza en la tecnología para fabricarlos y con ellos diseñar chips, lo que se hace en las llamadas salas limpias. Eso permite experimentar nuevas propiedades y fenómenos y apuntar a resolver problemas

Comportamiento frente a la luz, color, respuesta a la temperatura, flexibilidad, punto de fusión. Numerosas particularidades de la materia se modifican dependiendo de su tamaño. Cuando es de apenas unas decenas de átomos, las propiedad e incluso las leyes por las que se rige son otras. Y ello abre la posibilidad de abordar problemas hasta ahora sin solución. Se trata de la nanotecnología, y en esa àrea de las ciencias básicas y la tecnología el país está dando sus primeros y trascendentes pasos.

El programa ABC dialogó con la doctora en Ciencias Físicas Laura Steren. Es la vicedirectora del Instituto de Nanociencias y Nanotecnología (INN, dependiente del Conicet y la Comisión Nacional de Energía Atómica) y directora del Laboratorio de Nanoestructuras Magnéticas y Dispositivos. Rosarina, se recibió de licenciada en Física en la Facultad de Ciencias Exactas e Ingeniería de la UNR y lidera un sector de punta en el que la Argentina se está posicionando.

Steren explicó que se trabaja con materiales en la escala de los nanómetros. Para tener una idea: en el hierro o el cobalto, por ejemplo, las distancias entre los átomos son del orden de las décimas de nanómetros. “Es una escala muy cercana a la atómica”, resumió la investigadora sobre los trabajos y estudios que vienen realizando.

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¿Cómo se fabrica un dispositivo nano? Steren mencionó las dos vías o abordajes que se ensayan en el INN, que tiene una sede en Bariloche y otra en Constituyentes, Buenos Aires. “Uno, que se conoce como desde abajo hacia arriba, es por métodos químicos, juntando átomos y moléculas para constituir un nanomaterial. El otro, si se quiere inverso, es partir del material macizo para llegar a la escala nano, con técnicas físicas”.

Esos procedimientos no se pueden realizar en cualquier ambiente. Se trabaja en lo que se denomina salas limpias, que también se utilizan para fabricar chips, los dispositivos de semiconductores que son base de los microprocesadores, por ejemplo, de las computadoras o los teléfonos inteligentes.

“Son necesarios estos ambientes porque se trabaja en la escala micro y nanomètrica, y por ejemplo las partículas de polvo del aire son del orden de los micrones, por lo que su presencia puede contaminar los dispositivos que se trabajan en el mismo tamaño”, argumentó la especialista. Se requiere un filtrado del aire muy exigente para evitar errores fatales cuando se manipulan dimensiones tan pequeñas. Las características de estas salas limpias están estandarizadas. Estan fijadas, por ejemplo, la frecuencia de recambio del aire y el nivel de filtrado medido en términos de partículas por metro cúbico tolerables. También deben tener humedad y temperatura controladas. Además, lo que se denomina atmósfera de presión positiva (mayor en la sala que en el exterior, para que en la apertura de puertas no ingrese aire sin tratar desde afuera). Otro requisito refiere a la vestimenta de los operadores, que es comparable, aunque diferente, a la que se usa en los quirófanos, con una exigencia muy superior de pureza.

Una década y media

Steren resaltó que en esos espacios se utilizan tecnologías que hasta hace 15 años no existían en el país, porque provienen de la microelectrónica, un área en la que Argentina no tuvo un desarrollo temprano. Por eso, fue necesaria una formación acelerada de los operadores, y así y todo todavía no hay masa crítica de personal con esas capacitaciones.

“Se están formando jóvenes, ingenieros, técnicos, físicos y químicos interesados en desempeñarse en estas tecnologías de punta”, señaló la vicedirectora del INN.

Qué es lo que se “fabrica”

En las salas limpias se hacen, por ejemplo, las denominadas películas delgadas: depósitos de capas atómicas, a una velocidad de unas pocas por minuto, de manera controlada, con lo que se tiene una película de algunos nanómetros de espesor. Son alrededor de 10 capas atómicas, con combinaciones de materiales.

Con ese material de base, se hace el grabado de un motivo, un diseño acorde a la aplicación para la que se crea el dispositivo. Por ejemplo, si es para sensores de gas, de campo magnético, de temperatura, de radiación. Son patrones que se transfieren a las películas en función de la utilidad buscada.

A partir de allí, siguió Steren, el dispositivo se experimenta en laboratorio, porque ya no se requiere sala limpia. En esa segunda etapa, se estudian sus propiedades ópticas, magnéticas, fisicoquímicas.

En Buenos Aires, dijo, se hace investigación llamada fundamental, porque recién se está en la fase de aprendizaje de las propiedades de estos materiales a esta escala nano. Hasta hace unos 15 años, sólo se tenían modelos teóricos, y la determinación de sus propiedades así como la estimación de sus posibles aplicaciones está en proceso de descubrimiento.

Un mundo (pequeño) con casi todo por explorar

Poder fabricar estos materiales artificiales, de esos tamaños, combinando materiales, permite descubrir fenómenos desconocidos hasta ahora, que no se observan en materiales macisos. “Después está la aplicación. Ya hay desarrollos que apuntan con estas tecnologías a solucionar problemas hasta ahora sin resolver”, repasó Steren.

En el INN, describió, hay equipos de profesionales de diferentes disciplinas. Desde la biología y la física hasta la ingeniería. Entre todos, potencian sus formaciones para los desarrollos en los que intervienen.

Un ejemplo de las líneas de trabajo es el diseño de chips sobre una base flexible que se pueda “pegar” sobre la piel de un paciente para que libere de forma controlada una hormona de crecimiento, o que dosifique drogas terapéuticas. Con eso, se evitarían los actuales tratamientos traumáticos, a base de inyecciones periódicas, para gran número de enfermedades.

Un esfuerzo del Estado abierto a al sociedad

Las salas limpias, como están equipadas con dispositivos costosos y muy específicos, se piensan en todo el mundo como espacios abiertos. Argentina tiene varios sistemas nacionales en los que se utilizan, con criterio federal. El INN, ejemplificó Steren, integra el Sistema de Micro y Nano Tecnología.

En estas tramas y redes, un equipo técnico asiste ya sea a una pyme o una empresa que necesite asesoría, o a un colega de una universidad u organismo del ámbito científico que requiera evaluar un dispositivo. Y que también ofrece entrenamiento.

Hay salas limpias para integración de satélites, pero para nano dispositivos hay tres: una en el Inti (Instituto Nacional de Tecnología Industrial) de San Martín y otra en Bariloche, también del INN. La de Constituyentes es la de mayor apertura para su aprovechamiento por usuarios externos.

El camino està trazado

Steren contó cómo de Rosario se instaló en Bariloche, durante la década de los 80, para continuar sus estudios, como desafío. Es que en Rosario no había muchos laboratorios, explicó, y la formación era centralmente teórica. Luego, le surgió la posibilidad de una tesis doctoral, se mudó, hizo un postdoctorado en el exterior y regresó a Bariloche. Lo que la mueve, se entusiasmó, es investigar, crear preguntas y buscar las respuestas.

Su experiencia en el país y en el exterior, la convencen de que los atrgentinos tienen una excelente formación universitaria y que con eso pueden emprender cualquier desafío. Por supuesto, con voluntad, constancia y búsqueda.