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Microscopios para lo nano

Pamela Geraldine Olivo Montaño
20/nov/2012

Para estudiar las estrellas, los astrónomos necesitan telescopios; para estudiar microorganismos, los biólogos utilizan microscopios; y para estudiar átomos o moléculas es que se diseñó el microscopio de efecto túnel (STM por sus siglas en inglés), al que Carlos Villagómez, del IFUNAM, dedicó su presentación del 7 de noviembre en el Seminario Sotero Prieto.

El STM es un aparato que toma imágenes de superficies a nivel atómico, es decir, aísla átomos individuales y palpa su superficie por medio de una punta fina. Esta sonda que escanea al átomo funciona como la punta de un tocadiscos, que identifica y reconstruye la imagen de la superficie, y crea una especie de mapa.

Con este tipo de microscopios se facilita el estudio y la manipulación de moléculas y átomos en una superficie, lo que permite cambiar, en un momento dado, el estado de alguna molécula.


Esquema de un microscopio de efecto túnel. Imagen: J.M. Gómez Rodriguez.

Es pues, a partir de esta tecnología y su teoría implícita, que el investigador pretende realizar estudios en tres facetas: sobre interruptores moleculares, moléculas motorizadas por luz y, por último, buscará la fabricación de puntas nanométricas.

Los interruptores moleculares se asemejan a los interruptores que usamos para encender alguna lámpara; tienen dos posibles estados: encendido o apagado, pero a una escala pequeñísima. Un interruptor molecular es una molécula que puede ser revertida entre dos o más estados estables.


Molécula de Naphthalocyanine en estado “encendido” y “apagado”. Imagen: IBM.

La investigación en estos temas representa uno de los retos a explorar de la nanociencia, con el propósito de controlar flujos eléctricos, ópticos, magnéticos y mecánicos.

En lo que respecta a las moléculas motorizadas por luz, se trata de tener control sobre el movimiento de las moléculas, esto es, transformar cierta molécula en otra con los mismos átomos pero colocados de distinta forma. A este proceso se le conoce como isomerización. Una forma de provocar este proceso es a través de un tipo de iluminación conocido como movimiento fotoinducido.

Finalmente, el investigador busca construir puntas nanométricas, que se utilizan en el interior de los microscopios de efecto túnel con la finalidad de obtener imágenes de átomos y moléculas.

El interés del investigador está basado en “usar átomos individuales y moléculas funcionalizadas que permitan la construcción de dispositivos nanométricos. Dichos dispositivos permitirán transmitir movimiento mecánico o medir magnitudes físicas, esto es, en otras palabras, crear sensores a escala atómica y molecular”, mencionó Villagómez.

Aunque el campo de la nanociencia es fértil y abierto a investigaciones innovadoras, Villagómez habló de la importancia de definirla. Han habido debates entre científicos para llegar a un solo concepto. En muchas naciones se comprende como “aquella ciencia que estudia los fenómenos de la estructura de la materia a escala atómica y molecular”, mencionó Villagómez.

Sin embargo, la problemática reside en determinar desde qué dimensión se pueden considerar como nanocientíficos los objetos a estudiar. Con una definición clara, afirmó, podría haber esquemas específicos para la valoración de los proyectos científicos y sus presupuestos.