"El mundo 'nano' es tan grande como otro universo"

Hace dos años, un grupo de investigadores de la Universidad de Osaka, en Japón, fue capaz de escribir sobre una superficie el símbolo químico Sn moviendo átomos de forma individual durante nueve horas. Todo un hito, pues era la primera vez que se conseguía desplazar átomos de forma lateral a temperatura ambiente con un microscopio de fuerzas atómicas (AFM, en sus siglas en inglés). Recientemente, este mismo grupo, en el que trabaja desde 2002 el físico español Óscar Custance (Madrid, 1972), volvía a sorprender con un logro que fue portada de la revista Nature, y en el que además participaba de manera decisiva la Universidad Autónoma de Madrid (UAM): la identificación química de átomos individuales en una superficie con el microscopio AFM. "Hasta ahora no se conocía un método general y robusto que permitiera realizar esto; en las imágenes obtenidas con estos equipos lo que se ve son protuberancias y bolitas que parecen todas iguales", detalló el investigador español, en un laboratorio de la UAM, de paso por Madrid. "Nosotros trabajamos en el extremo de la nanotecnología".

"Identificando y moviendo átomos podemos mejorar los transistores"

"Me fui a Japón porque existen muy pocos microscopios así"

Pregunta. ¿Cómo es el mundo de lo muy pequeño?

Respuesta. La escala en la que trabajamos es de un milímetro dividido por un millón, pero hablamos de lo nano como si fuera algo corriente. En el mundo nano, al que tenemos acceso desde 1982 con el microscopio de efecto túnel (STM), existen un montón de cosas por investigar y por averiguar. Es tan grande como otro universo.

P. ¿Cómo funciona el microscopio de fuerzas atómicas con el que trabaja?

R. A mí me gusta compararlo con una guitarra: tienes las cuerdas y cuando tocas tienes una vibración, caracterizada por un sonido, que cambia si mueves los dedos sobre los trastes; nosotros estamos usando en lugar de una cuerda una micropalanca mecánica que vibra. La técnica es tan sensible que permite detectar la interacción química entre dos átomos, que es algo muy, muy sutil.

P. ¿Y cómo se consigue identificar los átomos, saber si es hierro o silicio?

R. La idea consiste en medir estas fuerzas del enlace químico entre dos átomos. Si se cambia uno de los dos átomos, el potencial de interacción va a cambiar entonces y va a dar otra fuerza diferente. De este modo, comparando estas dos fuerzas se puede discriminar entre átomos.

P. ¿Por qué resulta tan importante identificar átomos individuales?

R. Si se quieren estudiar reacciones químicas en superficie, por ejemplo, es importante saber la identidad de cada átomo. Pongamos por caso unos transistores; como sabe, éstos están dopados, tienen unas impurezas que son las que permiten que el semiconductor conduzca la corriente. Pues bien, si se manipulan estos dopantes como lo hicimos nosotros en el primer trabajo, se logra aumentar todavía más la eficacia del dispositivo. La novedad ahora es que jugamos con otra variable, que es la composición química de estos dopantes. No sólo podemos colocarlos en determinadas posiciones, sino que también podemos elegir si movemos un átomo A u otro B. Esto permitirá modular mucho más las propiedades de estos transistores y dar un paso más allá. Por lo menos en ciencia básica.

P. ¿Hasta dónde se puede llegar con el microscopio de fuerzas atómicas?

R. Hoy en día existen dos tendencias en los microscopios de proximidad, el STM y el AFM. El STM se ha desarrollado muy rápido porque técnicamente es más sencillo, pero ahora hemos alcanzado un nivel equiparable con el AFM y se ha predicho que podemos ir más allá. Todavía vamos a ver muchas cosas maravillosas en el mundo de lo nano a nivel atómico. Además, hay otra rama del AFM que está yendo hacia líquidos y el estudio de material biológico.

P. ¿Por qué decidió marcharse a Japón?

R. Existen muy pocos microscopios de fuerzas atómicas de este tipo en el mundo y yo decidí irme al laboratorio de Osaka porque es uno de los más prometedores. Tres años antes de terminar la tesis ya me puse a aprender japonés.

P. ¿Cómo es la investigación allí?

R. Es un poco diferente de los grupos europeos o norteamericanos. Los objetivos son ligeramente distintos: en algunos laboratorios de allí todavía prima más la cantidad de resultados que la calidad; algo que yo he intentado cambiar. Además, la cultura es muy diferente y eso influye en la manera de investigar. No destaca la personalidad, sino el grupo. Son muy humildes y la gente que está al mismo nivel intenta no sobresalir, sino apoyar al que está arriba, al catedrático.

P. ¿Fue muy difícil adaptarse?

R. Yo creo que tuve suerte, pues entré en un grupo en el que el catedrático es muy amable. El laboratorio no está jerarquizado. Conozco casos de otras personas que se han ido a investigar a Japón y no han podido adaptarse.

P. ¿Y qué les aporta a los japoneses del grupo un occidental?

R. He trabajado mucho con los estudiantes de doctorado intentando inculcarles una visión más internacional de la ciencia: Cómo se escriben los artículos para las revistas internacionales, cómo presentar los datos, cómo planificar el experimento para llegar a un objetivo claro para la publicación.