Microscopio túnel

Vista hace fe 

E. Altshuler.

Primera imagen atómica lograda en Cuba (IMRE, Universidad de la Habana), en febrero del 2009.  Se trata de una versión procesada por computadora de los átomos de la superficie de una muestra de grafito pirolítico altamente orientado. Cada protuberancia corresponde a un átomo, y tiene un ancho de la décima parte de un nanómetro, o sea, la diezmillonésima parte de un milímetro. Una imagen como esta puede ser obtenida en apenas 5 minutos con el aparato “hecho en casa” por investigadores del IMRE.

¡Que no, hombre, que lo que usted está viendo son las partículas de suciedad sobre la lente! –este era el estilo de respuesta que nuestro actual Profesor Consultante Orlando Durán  espetaba a aquel personaje que, en los lejanos años 1970’s, se paseaba por la Escuela de Física con una lupa, diciendo que había descubierto un método para ver electrones y átomos. Pero se trataba sólo de uno de los menos pintorescos autores cuyas ideas mi padre comenzó a archivar, desde los tempranos años 1960’s, en sus propios “Expedientes-X” –entre los que sobresalía aquél otro que veía acuatizar platillos alienígenas mientras realizaba sus estudios de “telepsicohipnosis” en el muro del malecón.

Pero pasaron más de tres lustros antes de que el ser humano pudiera visualizar realmente los átomos. Para ello hubo que esperar la llegada del Microscopio de efecto túnel, (conocido como Scanning Tunnelling Microscope, STM), que fue inventado en la IBM de Zürich por Binning y Gert en 1981, y que les valió el premio Nobel de Física en 1986. Básicamente consiste en un aparato para medir la conducción de corriente a través de un material con una aguja extremandamente fina, mientras ésta va recorriendo su superficie con gran precisión –de forma parecida al movimiento de la aguja (o “pick up”) de un viejo tocadiscos mientras explora meánicamente los surcos en cuyas irregularidades está guardada la música. Como se sabe, todo material está formado por átomos –muchas veces muy bien ordenados en forma de “estructura cristalina”. Como la conducción eléctrica varía en la medida que nos movemos de átomo a átomo, ésta nos brinda información de dónde los mismos están situados, e incluso de la forma de cada uno de ellos. Sólo queda agregar que la aguja en realidad no toca la superficie, sino que va “volando” sobre los átomos a una pequeñísima distancia, de modo que la corriente eléctrica “salta” desde la superficie hasta la aguja mediante un extraño fenómeno del micromundo llamado “efecto túnel”. Ahora bien ¿cómo una idea tan sencilla no se había llevado a la práctica antes de los 1980’s?. Muy simple: cada átomo tiene un diámetro de apenas la décima parte de un nanómetro (o sea, una diezmillonésima de milímetro), y afilar y mover algujas con ese nivel de control no es cosa de juego. Hoy día, un instrumento profesional de este tipo puede costar unos 100 000 dólares.

Pero puede salir mucho más barato si se cuenta con esa mezcla rara de experiencia profesional y pasión por la ciencia que les sobra a la Dra. en Ciencias Físicas Mayra Hernández, y al Maestro en Ciencias Físicas Javier Martínez,  del Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad de La Habana (IMRE). Ellos han logrado, hace sólo algunos días, visualizar átomos por primera vez en Cuba –lo cual constituye un momento trascendente en las nanociencias de nuestro país. Mayra y Javier armaron un microscopio de efecto túnel utilizando, desde algunas piezas de fábrica, hasta cámaras de ruedas de automóvil. Fabricaron una aguja ultrafina de tungsteno y la montaron sobre un “cabezal” piezoeléctrico profesional, que a su vez controlaron mediante un sistema conectado a la computadora hecho por ellos mismos. Como todo el “chirimbolo” tenía que estar absolutamente libre de vibraciones, lo colocaron sobre sobre un par de cámaras de automóvil infladas, que descansaban sobre una caja llena de arena. Para probar su equipo utilizaron una muestra de grafito (sí, el mismo tipo de material de las puntas de los lápices) fabricada específcamente para este tipo de pruebas. La figura que mostramos habla sóla: la superficie muestra protuberancias de apenas un décimo de nanómetro de tamaño, ordenadas hexagonalmente... justamente el orden que se espera de los átomos de grafito.

No sé qué si el visionario de la lupa está aún entre nosotros. Pero no podría menos que quitarse el sombrero ante este aguerrido equipo de físicos cubanos que finalmente han dado este importante empujón a la nanociencia y la nanotecnología del patio.

Porque vista, señores, hace fe.