Científicos españoles crean un espejo perfecto

Una pastilla de silicio minúscula, de espesor inferior a una décima de milímetro y recubierta con una capa de plomo tan delgada que su grosor no supera los cuatro o cinco átomos de ese metal, se ha convertido en el espejo más perfecto, más liso, jamás fabricado, según explican los científicos españoles que lo han logrado. Varias revistas internacionales se han hecho eco de este espectacular avance, dado a conocer en Advanced Materials, y no sólo por la sagaz aplicación de un principio de física cuántica que estos investigadores han hecho en el laboratorio sino porque, en cooperación con un grupo británico y otro austriaco, están desarrollando un microscopio de nuevo tipo, llamado microscopio de átomos.

Con el nuevo equipo se podrán estudiar muestras muy delicadas

El efecto de pozo cuántico aplana la superficie metálica

Este instrumento, que varios laboratorios persiguen desde hace décadas, servirá para estudiar a nivel atómico las muestras más frágiles, como membranas celulares o microcristales de proteínas, que se dañan al ser iluminadas por el haz de un microscopio electrónico. Las membranas artificiales, por ejemplo, de un microfiltro para agua o una célula de combustible, pueden tener una compleja estructura tridimensional de poros de un diámetro de unas 200 millonésimas de milímetro muy difícil de explorar con un instrumento convencional, señalan los investigadores. Un kit cuantitativo de diagnóstico de anticuerpos (similar al de la prueba de embarazo) es un ejemplo de producto que puede mejorar mucho con la información obtenida con el nuevo instrumento.

"El tamaño de las cosas que puedes ver con un microscopio depende de la longitud de onda que emplees: si es un microscopio óptico dependerá de la longitud de onda de la luz y si es uno electrónico, de la longitud de onda de los electrones acelerados que utilices en tu sonda", explica Rodolfo Miranda, catedrático de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid y director del Instituto IMDEA-Nanociencia. "Como un microscopio electrónico destruye las muestras delicadas es muy difícil estudiarlas en detalle", continúa. "Sin embargo, con un haz de átomos puedes lograr la misma resolución sin dañar las muestras porque no los aceleras y tienen una energía mucho menor".

El problema, y aquí entra el espejo perfecto, es que para enfocar ese haz de átomos (de helio en este experimento) sobre la muestra, se necesita un espejo deformable, como los telescopios lo necesitan para enfocar la luz que les llega de las estrellas.

Pero el espejo para el microscopio de átomos tiene que tener una superficie casi perfecta, para que esos átomos reboten suavemente y no se desvíen de la dirección especular: cualquier imperfección de tamaño similar al átomo incidente desvía el haz, al igual que una pared de frontón que tenga bultos de tamaño similar al de la pelota la desviará. "Mucha gente estaba intentando hacer un espejo así y el problema es que la lámina de silicio que se utiliza, y que debe curvarse para dirigir el haz, es demasiado rugosa a nivel atómico, así que refleja muy poco", señala Miranda, responsable del grupo español, que lidera el trabajo del espejo.

Su solución ha sido depositar sobre un cristal de silicio una finísima capa de metal (plomo) y aprovechar el denominado efecto de pozo cuántico, "con el que pasa algo alucinante: la superficie se aplana sola, como si los montones de arena de una playa se alisaran espontáneamente", explica Miranda. "Al final el espejo tiene poquísimos defectos, de manera que hemos logrado que se refleje hasta el 67% de los átomos de helio, cuando antes, con la lámina de silicio sin capa metálica, no se superaba el 1%".

La película de plomo, que no puede tener un grosor superior a una o dos millonésimas de milímetro (cinco o seis átomos) o se pierde el efecto cuántico, hay que depositarla a unos 230 grados bajo cero. "Pero luego se puede utilizar a temperatura ambiente e incluso mejora la perfección con la temperatura".