Dos españoles idean un método sencillo para hacer nanotubos

La idea es sencilla, pero sólo se les ocurrió a ellos. Se trata de una forma barata y en un solo paso para formar nanotubos, cilindros con un diámetro mil veces menor que un cabello humano y que están entre los materiales con más futuro en investigación. Ellos son Ignacio González Loscertales, profesor de Mecánica de Fluidos de la Universidad de Málaga, y Antonio Barrero, catedrático de la misma materia en la Universidad de Sevilla. El método ha sido patentado, publicado en revistas de prestigio y supone un gran salto en la ciencia y técnica de lo minúsculo, la nanotecnología.

Fabricar un nanotubo no es sencillo. Desde 1991 se utilizan en bioingeniería, biomedicina e investigación de nuevos materiales, pero no existía hasta ahora una síntesis barata y en un solo paso. Todas las formas de fabricación requerían varios pasos y moldes nanoscópicos, que tampoco son sencillos de fabricar. Una opción era hacer crecer la sustancia química del nanotubo sobre un molde previamente fabricado y, con un tratamiento térmico, destruir el molde. Un método complicado que necesita, además de fabricar un molde, que el nanotubo resista la temperatura a la que se le somete.

"Esto es una cueva de alta tecnología", ironiza un investigador sobre su laboratorio

Fabrican cilindros con un diámetro mil veces menor que el de un cabello humano

González Loscertales y Barrero, ingenieros de formación, olvidaron el crecimiento químico del material y decidieron acercarse al problema desde un ángulo completamente distinto, la física de fluidos. Ése fue su gran éxito. El resto, reconocen, consiste en aplicar principios relativamente sencillos y ya conocidos. "Las ideas sencillas son las que muchas veces funcionan", sostiene Barrero.

González Loscertales y Barrero explican su método interrumpiéndose y con evidente orgullo. El sistema consiste en tomar dos líquidos casi inmiscibles (que se mezclan muy poco entre sí) e introducirlos a través de dos agujas concéntricas. Por el interior fluye un líquido volátil (agua, aceite o glicerina) y por el exterior, rodeándolo, el líquido con el que se quiere formar el nanotubo (precursores de silicio, polianilinas, polivinilalacohol). Casi cualquier material que tenga estado líquido sirve. Los dos fluidos pasan por agujas casi convencionales, de un milímetro de diámetro, y salen de forma concéntrica. Uno de los éxitos del método es utilizar una aguja de un tamaño normal, grande para estas dimensiones, porque las agujas nanométricas, como explica González Loscertales, son complicadísimas de fabricar y se obstruyen con mucha facilidad.

Hasta aquí, el método no basta para crear un nanotubo. La idea fundamental consiste en aplicar un voltaje a la salida de los líquidos. El voltaje da lugar a un chorro coaxial cuyo diámetro es 1.000 e incluso 10.000 veces más pequeño que el de las agujas. "Es pura física. Este fenómeno se conoce desde hace siglos, pero nadie lo había aplicado para fabricar nanotubos", explica González Loscertales.

El chorro es inestable y tiende a romper en gotas, cuyo diámetro es aproximadamente el doble que el del chorro. Esto se evita si el líquido del exterior, el que va a formar el nanotubo, solidifica antes de que rompa el chorro. Una vez fuera de la aguja, el líquido del interior se evapora y el de fuera se solidifica. Ha nacido el nanotubo creado en un solo paso.

Según la conductividad y la densidad de los líquidos, y el voltaje que se aplique, se pueden controlar el diámetro y el espesor de los nanotubos. Con este método, Loscertales y Barrero han llegado a crear tubos con 150 nanómetros de diámetro, 1.000 veces menos que un cabello humano, y espesores de varias decenas de nanómetros. En un solo paso y controlando el diámetro y el espesor.

El método lo crearon a principios de siglo y lo publicaron el la prestigiosa revista Science en 2002. La primera aplicación fue la de crear microesferas. Ahora acaban de publicar el método aplicado a nanotubos en la revista Journal of the American Chemical Society, la revista de la sociedad americana de química, que lo ha elegido como una de las noticias científicas de 2004. "En el caso de los nanotubos, el líquido exterior debe solidificar antes de que el chorro se rompa", explica González Loscertales. Según la velocidad de solidificación del líquido exterior se forman nanotubos o nanoesferas. Puede parecer sencillo. Y eso es lo bueno.

Los dos investigadores españoles son punteros en el mundo en una de las técnicas más punteras dentro de la ciencia más puntera. Pero nadie lo diría al entrar en su laboratorio de la Universidad de Málaga. "Esto es una cueva de alta tecnología", ironiza Barrero. El laboratorio está en un edificio con goteras de mediados de siglo XX donde hasta hace poco se encontraba la Facultad de Magisterio. Las salas no están preparadas para laboratorios de precisión. Si uno pisa con fuerza el sistema de fabricación de nanotubos deja de funcionar. El sistema son las agujas concéntricas conectadas a una cámara que permite ver por un monitor la formación del nanotubo. A simple vista es sólo pelusilla blanquecina. Por las mesas del laboratorio se acumulan cacharros de diverso pelaje. El laboratorio de Sevilla, dicen, es mejor.

González Loscertales y Barrero han creado una empresa para dar el salto fuera de la cueva y dar aplicación industrial a sus hallazgos. La empresa se llamada YFlow (Y es la forma del cono a la salida de la aguja y flow significa fluido en inglés) y nació a partir de la venta de una licencia de la patente la compañía Kraft Foods. Sus impulsores, con el apoyo de las universidades, han comprado un local en el Parque Tecnológico de Andalucía para desarrollar los nanotubos de forma industrial. Loscertales detalla las complicaciones del proceso: "El cuello de botella de la investigación en España es dar el salto al nivel empresarial. La prueba es que ha sido una odisea conseguir montar la empresa y tener dinero público. La ironía es que al final más del 90% de nuestro dinero es del Gobierno de Estados Unidos".

Uno de los problemas para la fabricación industrial es que no es sencillo fabricar varios nanotubos juntos porque el voltaje para formar uno afecta a los demás. Pero en estas escalas, el tamaño no es problema. Los investigadores han conseguido fabricar 100 nanotubos sobre una superficie de un centímetro cuadrado.