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Analizan titanio 'con onda'

Karina Maldonado Portillo
16/may/2013

Miguel Ángel García, estudiante de doctorado del Instituto de Física, dedica su tiempo a estudiar la formación de ondulaciones que se producen en el titanio cuando es irradiado con iones de oro.

Y tiene buenas razones: el titanio es un metal bio-compatible, es decir, no es dañino para el cuerpo humano, al igual que el oro, lo que significa que su estudio podría contribuir a mejorar las prótesis y la adhesión del material al hueso humano.

Para analizar la formación de las ondulaciones que se forman en las superficies, Miguel Ángel empieza con un tratamiento detallado de las pequeñas piezas de titanio para luego irradiarlo con iones de oro con ayuda del Acelerador Pelletron del IFUNAM, explicó en su charla "Ondulaciones en Superficies de Ti y Ti-6Al-4V por el Bombardeo Iónico de Au a 1.0 MeV", como parte del Seminario de Estudiantes del 15 de abril.

Los experimentos se realizaron con titanio casi 100% puro y de Ti-6Al-4V (una mezcla que tiene 90% de titanio, 6% de aluminio y 4% de vanadio), a las cuales se les irradió un haz de iones de 1.0 MeV de energía.


Muestras de Titanio y Ti-6Al-4V.

Se utilizan iones de oro porque el oro es muy pesado, es un metal noble y no se oxida. Además, como el titanio es un material muy resistente, es necesario irradiarlo con un metal lo suficientemente pesado para poder erosionarlo.


Esquema del experimento. Fuente: Miguel Ángel García.

Después de irradiado, hay que hacer una recolección del titanio para saber cuánto del material se ha erosionado. Es relativamente fácil identificar las muestras de erosión gracias a que en el proceso van apareciendo patrones en la superficie de la muestra.

Luego de hacer muchos experimentos, Miguel Ángel sabe ahora que se pueden hacer ondulaciones al incrementar el número de iones que inciden en la superficie. Es decir, a mayor incidencia de iones en la superficie habrá más material erosionado.

En este proceso, hay un concepto esencial: afluencia, que determina el número de iones por centímetro cuadrado y, por ende, la conclusión de que las ondulaciones tienen relación con el número de átomos que son emitidos o erosionados del titanio.

Otro de sus descubrimientos es que el ángulo es un aspecto relevante para obtener la mayor cantidad de material erosionado. Después de repetir el experimento desde varios ángulos, el estudiante de doctorado encontró que el más adecuado es el de 45°.


Los cambios en la superficie de la muestra después de la irradiación.

Hasta el momento estos parámetros ya ofrecen información acerca del origen de las ondulaciones y sobre aspectos específicos para producirlas: el tipo de ion que se necesita, la energía y el ángulo de incidencia y el material.

Sin embargo, aún faltan detalles como caracterizar algunos datos con el fin de establecer los parámetros para la formación de las ondulaciones. Así, dice Miguel Ángel, si alguna persona quisiera aplicarlo para fines médicos y saber, por ejemplo, cómo es la adherencia del titanio a las células del hueso, ya tendría el escenario y los ingredientes para desarrollarlo.

Mientras prepara los resultados para su tesis doctoral, Miguel Ángel forma parte ya de un grupo pionero en análisis de ondulaciones en metales en México, un estudio que en algún momento podría sumarse a la vanguardia de otras partes del mundo donde ya se realizan experimentos para estudiar varios materiales con el fin de fabricar micro-patrones en la industria semiconductora.