"Me interesa saber cómo se organiza el agua en la superficie"

Comprender cómo se comporta la materia átomo a átomo y cómo manipularlos son parte del trabajo diario del científico español Miquel Salmerón, físico de materiales que investiga en el Lawrence Berkeley Nacional Laboratory desde 1984. Entonces comenzó a explorar las superficies de los materiales a escala atómica con la novedad de la época: el microscopio de fuerza atómica; ahora ha diseñado un electroscopio de electrones que funciona en condiciones ambientales con materiales en contacto con líquidos, algo hasta ahora imposible de estudiar. Salmerón también ha asesorado al Gobierno catalán en el proyecto del Instituto de Nanotecnología.

Pregunta: Crear un nuevo instrumento de investigación no debe ser fácil.

"Si hemos de controlar problemas como la contaminación, antes hemos de entender por qué pasa"

Respuesta: Comenzamos a desarrollar el espectroscopio de electrones que funciona en condiciones ambientales en el año 2000 y el primer prototipo lo fabricamos en el 2002. En 2003 ya se construyó una máquina hermana en el sincrotrón alemán de Berlín. Espero que en el futuro aparezcan más clónicos del instrumento. Mucha gente ha demostrado interés, de momento solicitando utilizar la máquina.

P. ¿Cuál ha sido el objetivo de construir este nuevo aparato?

R. La espectroscopia de electrones es una de las herramientas más útiles para estudiar la estructura superficial de los materiales; es decir, su composición química, estructura electrónica y cómo se absorben las moléculas. Pero sólo opera en el vacío porque los electrones son fuertemente absorbidos por el gas ambiental. Ello hace imposible el estudio de algunos de los materiales más interesantes, como son los líquidos, los plásticos y el material biológico, puesto que éstos se degradan cuando se les somete al vacío. El agua, por ejemplo, se evaporaría muy rápidamente al producir vacío, puesto que a humedades y temperaturas ambientales la presión de su vapor es de alrededor de una centésima de atmósfera. La solución al problema que hemos desarrollado en mi grupo es captar a estos electrones muy cerca del material que los emite, a una distancia de un milímetro o menos, antes de que sean absorbidos.

P. ¿Por qué es tan importante estudiar los fenómenos que produce el agua en la atmósfera?

R. Los problemas medioambientales son de los más importantes para la humanidad por sus repercusiones en la vida de nuestro planeta y todos ocurren en presencia de vapor de agua. Con el nuevo aparato decidimos comprobar si en las gotas líquidas que flotan en la atmósfera hay enriquecimiento de iones negativos (cloro, bromo, yodo, etcétera) en su superficie. Estas gotas se producen en gran cantidad en los océanos, debido a la acción del viento y de las olas y por ello contienen sales disueltas. Las reacciones químicas que ocurren en estas gotitas son complicadas y entre sus resultados están la producción de lluvia ácida y la destrucción de la capa de ozono de la Tierra, a partir de fluorocarbonos contaminantes utilizados en fluidos de refrigeración de neveras y en aerosoles que se han ido acumulando en la atmósfera. Hemos comprobado que la superficie de las gotas no sólo se enriquecen en el ión negativo tal como se sospechaba, sino que, además, su concentración es más del triple de la esperada. Esta información es crucial para refinar los modelos teóricos usados para predecir la evolución de los procesos químicos en la atmósfera.

P. ¿Qué tipo de soluciones esperan dar a sus colegas?

R. Si un día u otro hemos de controlar problemas tan fundamentales como la contaminación atmosférica primero hemos de entender por qué pasa, cuáles son las reacciones químicas que dan lugar a la contaminación.

P. ¿Cuáles son sus intereses en la catálisis química a escala atómica?

R. En el espectroscopio que hemos instalado en el sincrotrón de Berkeley analizamos la formación de capas de agua y de moléculas orgánicas que se evaporan y se condensan en materiales como el silicio. Mi interés está en saber cómo se organiza el agua en contacto con diversos materiales, tales como el silicio, las membranas biológicas y las proteínas. Queremos saber qué pasa cuando las superficies biológicas se acercan unas a otras en el medio acuoso. Mi plan es aprovechar nuestro espectroscopio y otros instrumentos para analizar cómo se organiza el agua en la superficie desde la primera capa. Es un programa de investigación a largo plazo.

P. ¿Qué líneas de investigación abre su nueva técnica?

R. A mí me interesa el aspecto más fundamental: cómo, a nivel atómico o molecular, ocurren las reacciones químicas, de qué manera han de estar colocados los átomos en la superficie de los materiales, si las moléculas se rompen o no por el hecho de absorberse, cómo se han de aparejar en la superficie los átomos o moléculas para que den la reacción final y cómo ha de ser la superficie en la que se encuentra.