Tuvimos la oportunidad de conversar con el Dr. David Comedi , investigador del CONICET en nanotecnología. Un miércoles por la mañana, fuimos hasta el Laboratorio de Física del Sólido donde se encontraba dando indicaciones a una investigadora, luego nos invito cordialmente a su oficina, en donde tenia todo tipo de cosas, quizás la que mas nos llamo la atención fue un póster de Star wars. Conversamos sobre su experiencia haciendo ciencia en varios países, como es la vida de un investigador, sobre como la luz se usará para hacer los microprocesadores para nuestras computadoras, la nanotecnología en todos sus niveles, la dirección de sus investigaciones y sobre ciencia en general.
Universidad Nacional de Tucumán , 17 de Diciembre 2008
Entrev. :Entrevistadores Paulo Di Carlo e Inés Gastaminza
Entrev. : Al parecer en los últimos años hay una tendencia de científicos y profesionales de volver del exterior ¿a qué cree que se deba esta tendencia?
Dr. David Comedi : Hay muchos factores, podemos ver cuál es el principal.
El gobierno argentino decidió crear condiciones favorables para que aquellos científicos que deseen hacerlo, puedan volver. Las motivaciones de cada científico son diferentes. A veces son motivos personales, a veces son lazos generados durante su época de estudiante con un cierto
Entonces el gobierno argentino creó ciertas condiciones que favorecen el volver, que no existían antes. El motivo de este cambio es fundamentalmente político, pero los motivos individuales de cada uno ya varía de investigador en investigador.
De izquierda a derecha, BUF Jorge Caram, Dra. Mónica Tirado, BUF Claudia Sandoval y el Dr. David Comedi.
Dr David Comedi :Eso muestra un contraste grande con otros gobiernos, en ese momento realmente no se valorizaba al científico. Esa frase quedo como un símbolo de un gobierno que no oía a los científicos y no comprendía la importancia del trabajo científico para el país y por lo tanto no le daba espacio. En todos los países más desarrollados uno ve que se le da bastante importancia al desarrollo científico tecnológico. Porque las economías actuales están basadas en las tecnologías. Incluso cuando uno habla de la economía rural, también está basada en tecnología hoy en día. Porque los países mas avanzados tienen alta tecnología, incluso para desarrollar las semillas, para tratar las tierras para los cultivos, etcétera. Los que tienen mas tecnologías tienen mas ventajas y pueden vender sus productos mas baratos o con mayor valor agregado, entonces tienen otras ventajas que los países subdesarrollados no las tienen. Podemos decir que la importancia de la tecnología en la economía es lo que hace que un país invierta en ciencia y tecnología y creo que Argentina está siguiendo actualmente ese modelo de otros países.
Yo recibo contento esta oportunidad, porque desde los años 90 quería volver, y realmente he vivido esta cosa de la época de Cavallo que no había opciones de volver. Recibía cartas de la gente de aquí (Argentina) que me decían, "no vengas porque nosotros no sabemos qué hacer para poder hacer investigaciones; no tenemos ni subsidios para hacer investigaciones, nuestros sueldos no nos alcanzan para comer, tenemos que hacer changuitas por ahí". O sea, era una cosa ridícula, una persona que estudió tantos años, cuesta decenas de miles de dolares, o creo que hasta cien mil dolares preparar un doctor en física. Semejante inversión perderla, porque el científico no puede hacer su labor debido a que no están las condiciones, tiene que andar buscando en otras cosas el pan para alimentar a sus hijos, dando clases particulares de física como pasaba en esa época, es un desperdicio. Un hecho concreto que ocurre ahora, es que se abrió la carrera de investigador del CONICET, que estuvo cerrada durante muchos años. Es decir, no se dejaba entrar gente, y ahora sí está entrando gente nueva.
Entrev. : ¿Qué significa ser investigador del CONICET?
El médico, fisiólogo y farmacéutico argentino Bernardo Hussay (1887-1971), ganador del premio Nobel en Medicina y Fisiología de 1947, en su laboratorio.
Dr. David Comedi :El CONICET es un organismo que fue fundado por uno de los pocos premios nobel en ciencia que tenemos en la Argentina, Houssay. Él visualizó al CONICET como un organismo que permitiera a gente con vocación hacer investigación, trabajar tiempo integral en la investigación y no preocuparse por nada más, ni siquiera por la docencia. Si quisiese podría hacer docencia, pero no era obligatorio; podría dedicarse tiempo integral a la ciencia. El CONICET simboliza para la Argentina la posibilidad de que una persona con vocación pueda trabajar tranquilo en investigación y así poder maximizar su potencial creativo. Todo esto es algo muy valioso para nosotros, los investigadores, y para el país también porque hay una especie de élite de investigadores que pueden dedicarse a la ciencia integralmente, tienen cierta libertad de acción y también cierta independencia para trabajar en sus ideas. Son un semillero de nuevas ideas.
Entrev. : Y Ud. hace docencia?
Dr. David Comedi :A veces, por ejemplo voy a dar dos cursos de posgrado el año que viene(2009); uno sobre intorducción a la nanotecnología para una maestría de enseñanza de la física, y otro sobre nanoestructuras de semiconductores, que es mi especialidad, para estudiantes que desean tornarse investigadores en este tema.
Entrev. : ¿Qué diferencia nota en la estructura que sostiene la investigación en los diferentes países en que Ud. trabajó?
Dr. David Comedi: El principal contraste es la diversidad en los mecanismos de financiación para la ciencia. Yo trabaje más tiempo como profesor e investigador en Brasil: puedo decir que allí, si a mí se me ocurre una idea buena, de pronto soñé con una idea o la coyuntura en la que estoy trabajando genera algo favorable para hacer un cierto experimento para el que necesito algo de dinero para montar un equipo, puedo ya mismo escribir un proyecto, se lo mando a la FAPESP, que es la Fundación de Amparo a la Investigación del Estado de Sao Paulo (yo trabajaba en la Universidad Estatal de Campinas, en el Estado de Sao Paulo). Y a los 45 días te dicen si lo aprobaron o no, es como un reloj. Casi nunca se pasan, espero esos 45 días, si los pares, porque los proyectos son evaluados por pares (eso ocurre también en la Argentina), están de acuerdo conmigo con que la idea es buena, me lo van a aprobar. Y el gobierno de San Paulo (Brasil) tiene el dinero, me lo da yo ya estoy haciendo mi idea. Esa rapidez y esa fluidez son muy importantes y acá no existen (Argentina). Acá uno tiene convocatorias anuales de la Agencia Nacional de Ciencia y Técnica, que es algo centralizado en Buenos Aires para todo el país. Antes era el ministerio de educación ahora es el ministerio de ciencia y técnica. Hay una gran competencia al haber poco dinero, pero también porque todo el mundo se larga sobre la misma convocatoria, y entonces el índice de éxito para conseguir en lugares alejados como Tucumán (Argentina), que posee menos tradición en algunas áreas de la investigación, es muy difícil. Y si no se aprueba ese año, tenés que esperar un año entero para presentarte de nuevo, y ya la idea se vuelve obsoleta. Hoy en día, muchas de las ideas se desactualizan en 4 o 5 meses. Para empezarla, para aprovechar una oportunidad, vos necesitas esa rapidez. Encima hay otra cosa: si te aprobaron un proyecto, acá en la argentina generalmente tenés que esperar un año para que te den el dinero. En Brasil, apenas se aprueba ya se tiene el dinero en la cuenta. ¡No sé qué pasa con la burocracia en la Argentina! Me da la impresión de que es algo que se está corrigiendo de a poco, pero mucho mas lento de lo que debería ser. Entonces esos son problemas que nosotros los argentinos de alguna forma desarrollamos formas de "zafar". Por ejemplo tratamos de hacer nuestras ideas actuales con proyectos que nos aprobaron hace 3 años y todavía tenemos los subsidios, tratamos siempre de alguna forma usar ese dinero para ir desarrollando cosas nuevas. El arte argentino de encontrar la forma de hacer durar el dinero, de versatilizar sus métodos y capacidades, de resolver situaciones cuando no se cuenta con los medios en la bandeja, son virtudes reconocidas en los científicos argentinos.
En Brasil hay, en muchos casos, despilfarro, justamente por esa facilidad de pedir y obtener dinero. Muchas veces la gente pide y no lo invierte eficientemente porque agarra otra idea nueva en el camino. En la Argentina se ve que la gente es mas cuidadosa con los equipamientos. Lo aprovecha mas, lo comparte. Por ejemplo acá están las redes nacionales, donde compartimos el equipo entre varios grupos de investigación en distintos lugares del país. En vez de gastar plata en equipamiento nuevo gastamos menos plata en pasajes. Entonces muchas veces está el lado bueno de estas dificultades, son las dos caras de la moneda.
Entrev. : ¿ La parte fundamental es la creatividad y el incentivo que tiene uno?
Dr David Comedi :Mas que el incentivo es la posibilidad de hacer su idea, de llevarla a cabo. Yo desde que estoy acá, ya he visto varias ideas mías perderse por falta de financiación, por la lentitud burocrática y verlas después desarrolladas por otros investigadores de otros países, ver el articulo publicado y decir esto yo lo quería hacer y no lo pude hacer. Y bueno, paciencia, ya se va a dar. A veces se da una coyuntura especial, hasta milagrosadiría yo, donde realmente conseguimos justo tener dinero, así hacerlo al montaje, producir los resultados y publicarlos a tiempo.
Esa es la principal diferencia. La calidad de los científicos es semejante y hay científicos argentinos excelentes de primera línea, no tenemos nada que envidiarles. Estuve en Canadá, Israel y en Brasil. Se ven científicos muy buenos en todos los países.
_Cuál es mayor obstáculo para el desarrollo de la ciencia en Argentina, en su opinión?
Dr. David Comedi : Pienso que hay un problema grave en la educación media y en la idiosincrasia general pues no se estimula a los chicos a interesarse por la ciencia. En realidad este es un problema que, por lo que veo, se está tratando de resolver a través de la introducción de programas para que los científicos interactuemos con los profesores de las escuelas, cursos para profesores, y también se están creando marcos para la divulgación científica a nivel popular, tanto en los medios convencionales como en la internet, charlas, como las organizadas por SIDETEC, etc.
Bueno, pero esto tiene que ver con el futuro, la formación de la nueva generación de los científicos argentinos. Pero si hablamos de los mayores obstáculos en lo cotidiano, entonces pienso que son, como ya dije, las pocas líneas de financiación de la ciencia que hay aquí en comparación con otros países y, en especial, la existencia de poderes creados dentro del sistema científico. O sea, es muy doloroso ver gente chiquitita que a través del mero oportunismo, la prepotencia, la corrupción o artimañas políticas llegó a una posición de poder. Ahí es cuando uno ve instalarse toda una nube densa de mediocridad en un grupo de investigación o incluso en toda una institución, con las consecuencias nefastas sobre la gente que verdaderamente está interesada en hacer ciencia. Y esto afecta a investigadores, alumnos, gente con gran talento, que muchas veces se siente impotentes ante esa situación y a veces acaban desertando o emigrando a otros centros. Pero claro, esto no es exclusividad ni del ámbito de la ciencia ni de la Argentina, aunque lamentablemente hay que reconocer que son muchos los casos por aquí...
El Dr. David Comedi en entrevista televisiva con el Prof. Douglas Osheroff, ganador del premio Nobel de Física de 1996, durante la visita del mismo a la Argentina en 2007.
Entrev.: A veces vemos en los medios de comunicación la conclusión de los proyectos científicos, pero sabemos muy poco de sus comienzos ¿cómo surgen estos proyectos en realidad? ¿ qué se necesita para llevarlos a cabo?
Dr. David Comedi : En primer lugar son muy importante los investigadores independientes o investigadores principales, que tienen cierta experiencia. Yo defiendo el modelo donde cada investigador tiene una experiencia única por sus circunstancias ya sea por los congresos en los que participó, las personas con las que se cruzó en los diferentes lugares del mundo, a veces gente muy inspirada en los centros de investigación más importantes, otras veces la de charlar con un premio Nobel. Todas estas cosas son un estímulo para generar sus propias ideasy ahí nacen las ideas originales. ¿Por qué son originales? No porque la persona sea una persona superdotada, sino porque tiene un cúmulo de experiencias único, una combinación de experiencias única que sólo ella la tiene. Es muy difícil encontrar otra persona que tenga el mismo cúmulo de experiencias.
Entrev. :Algunos autores dicen que para ser creativos se necesitan partículas de conocimiento y jugar con ellas.
Dr. David Comedi :Si, es la experiencia y estar al tanto también de lo que es la ciencia hoy en día, cuáles son los frentes de investigación, donde esta la frontera del conocimiento humano, eso es muy importante saberlo.
Entrev. : O sea, hasta donde hemos llegado hoy!.
Dr David Comedi :Sí, y no es fácil porque todo el tiempo están saliendo cosas nuevas. Por eso hoy en día tenemos Internet que es una herramienta fundamental y en el momento que alguien llegó a algo, lo publica y tenés la oportunidad de llegar a ello. Muchas veces es difícil de conseguir leer la gran cantidad de papers, artículos.... Tenes que leer y muchas veces, gastás mucho tiempo leyendo. Tenés que asistir a conferencias internacionales donde se presentan los últimos avances de cada área y de esa forma te vas manteniendo informado. A partir de ahí podes generar tus propias ideas.
Hay otro modelo donde dicen que tiene que haber política científica del gobierno. Pienso que está bien, pero hasta cierto punto. El gobierno genera ciertas prioridades que son esenciales para el país desde el punto de vista económico, no necesariamente científico. El gobierno lo que quiere al final es rédito, no sólo económico sino también para el bien común. Por ejemplo, supongamos una investigación en educación, ya sea una encuesta o un estudio de cuál es la situación del país en esa materia, eso no tiene un impacto económico directo pero si en el bien común o en el bienestar social. Está bien que el gobierno marque las lineas que, según su criterio, el país necesita desarrollo. A veces el investigador hace un esfuerzo para tratar de orientar sus ideas en esa dirección porque muchas veces la financiación principalmente ocurre en esas lineas. Eso también condiciona en cierta forma el pensamiento del investigador cuando decide sus ideas y lineamientos, y condiciona la creatividad. En mi experiencia personal, muchas veces es molesto porque vos queres hacer algo que el gobierno piensa que no es necesario, pero te parece que es una buena idea desde el punto de vista puramente científico, y por lo tanto es difícil conseguir la financiación. Pero hay que tener en cuenta que la experiencia nos dice que a veces vos hacés algo que no parece tener ninguna aplicación práctica o utilidad, pero después de algunos meses o años de ese descubrimiento científico se abre un número inimaginable de puertas para aplicaciones.
Entrev : ¿O sea que muchas veces no se conoce la aplicación inmediata de las investigaciones, pero al tiempo se pueden tener muchas aplicaciones practicas con ese descubrimiento?
Dr David Comedi : Si! .El típico caso es el de Faraday. Él ha sido el padre de la ley de inducción electromagnética , empezó con los primeros experimentos sistemáticos con la electricidad. Empezó a desarrollar lo que serían las bases para la física moderna, de alguna forma, después en base a sus trabajos Maxwell desarrolló las que hoy conocemos como leyes de Maxwell, que son las que establecen la luz como una onda electromagnética; llega a una compresión mucho mayor de lo que se tenía hasta ese momento sobre estos fenómenos importantísimos, basado en los experimentos de Faraday.
Entrv.: Lo más curioso es que Faraday no tuvo una formación académica y matemática, o sea que era pura vocación empírica, experimental.
Dr David Comedi:
¡Si! pero además la gente no entendía lo que él estaba
El físico y químico inglés Michael Faraday (1791-1867), descubridor de la inducción electromagnética, en su laboratorio.
haciendo y le parecía que era una cosa exótica. Nadie imaginaba que la electricidad iba a ser usada para iluminación, por ejemplo, entonces lo miraban como un exótico, un excéntrico. Él hacía experimentos en la casa, escondido, con sus propios estímulos y resulta que hoy en día esta prácticamente todo basado en la electricidad. Si no hubiera sido por esos experimentos, no hubiéramos llegado a lo que llegamos con la electricidad hoy en día. Es el típico ejemplo cómo algo que uno no imagina que puede ser aplicado y que después de que se desarrolla uno descubre que tenia aplicaciones muy importantes, que pueden cambiar la realidad de la civilización.
Entrev: como la famosa frase del inventor del láser "He aquí la respuesta, ahora háganme la pregunta".
Dr. David Comedi: ¡Si!
Entrev : ¿Nos puede contar en qué estuvo trabajando anteriormente y en la actualidad?
Dr. David Comedi :Siempre hay una linea general en mis trabajos que son los semiconductores. Estoy haciendo nanotecnología de semiconductores. En mi doctorado desarrollé técnicas para estudios de semiconductores usando rayos de iones, estábamos en esa época llegando al año 1990, estábamos interesados en descubrir cómo estaban ubicados los átomos en un cristal de semiconductor compuesto de tres diferentes elementos, entonces no se sabía eso. Hoy en día se entiende perfectamente. Contribuí en ese sentido, desarrollando técnicas. Se larga rayos de iones paralelos a los ejes cristalográficos, uno puede ver los átomos que se desvían de esos ejes cristalográficos pues las partículas chocan contra esos átomos. Cuando se mide los iones que rebotan se puede sacar información sobre la cristalinidad de esos materiales semiconductores y la posición de sus átomos. La técnica se llama "canalización de iones".
Después, durante mi postdoctorado (comienzos de los '90) me especialicé en nanotecnología, en esa época ni se le llamaba nanotecnología todavía, ya se había propuesto la palabra pero todavía la palabra de moda en aquella época era heteroestructuras y, a pesar de que los materiales que estudiábamos eran totalmente "nano", no se le llamaba "nanoestructuras", ni siquiera se hablaba de nanómetros, se hablaba de angstrom para medir las estructuras (un angstrom es un décimo de nanómetro). En esa época realicé un estudio de propiedades eléctricas de semiconductores nanoestructurados; hicimos estudios de implantación iónica de semiconductores nanoestructurados para cambiar su conductividad. Porque en los semiconductores lo fundamental es la capacidad de controlar la conductividad, de esa forma se hacen los circuitos integrados; uno desarrolla
regiones bien definidas donde va a cambiar la conductividad, o sea va a convertirlo en un conductor. Es como fabricar un cablecito dentro del semiconductor, un canal que va a llevar la corriente de un lado a otro y de esa forma se hacen circuitos mas complejos de operaciones lógicas. En realidad son flujos de corrientes de un lugar a otro que van y vienen . Nosotros estudiamos métodos de implantación iónicapara cambiar la conductividad a veces para aumentar la conductividad, o lo contrario, disminuir la conductividad. Se trata de bombardear al material con iones, que son átomos a los que le arrancaste un electrón, están cargados positivamente, entonces los podés acelerar con campos eléctricos o sea con fuerza eléctrica, de esa forma generás un rayo y ese rayo lo haces incidir en el semiconductor. Entonces el rayo penetra en el semiconductor y genera una serie de modificaciones en la región donde incidió, y esas modificaciones pueden ser para aumentar la conductividad o para disminuirla. Este era un tema que hacía falta estudiar en aquella época.
Entrev. : ¿Es como cuando uno dopa un material?
Dr. David Comedi : Es una especie de dopaje, a veces es dopaje, a veces es generación de defectos.
Entrev. : ¿Como unaimpureza ?
Dr. David Comedi :El ion que entra es una impureza, no es solo el efecto de haber puesto esa impureza sino también el efecto de haber generado toda una especie de desorden, desplazar los átomos del cristal de sus puntos naturales de equilibrio, generarle defectos. Una cosa es meterle un elemento extraño, se puede meterlo en forma por difusión, no por implantación, y ahí no se generan desplazamientos de los átomos locales. Eso es solamente dopaje. En la implantación se generan desplazamientos que tienen otros efectos en el material, que son a veces útiles en la tecnología. En realidad la tecnología que domina el dopaje hoy en día es la de la implantación y no la de difusión, porque uno puede controlar la profundidad dónde va a poner los iones cambiando la energía del rayo, a más profundo o menos profundo, todo eso lo estudiamos en los años 90. Hoy en día esta muy bien desarrollado, existen softwares basados en los experimentos, con los que podés proyectar exactamente donde vas a poner el ion cuando hagas la implantación. Aquí uno ve como con los años realmente la ciencia avanza y va conquistando nuevos terrenos. Ahora estamos con el tema de la miniaturización, los nanohilos que son formas de materia donde el diámetro de la forma es del orden de los nanómetros, que es una millonésima de milímetro, equivale a un diámetro de 10 átomos, 10 nanómetros serian 100 átomos. Esto es un numero muy pequeño. En la materia, en un gramo cúbico tenemos 50 mil trillones de átomos, con 100 átomos estamos hablando de nivel atómico realmente, de algo extremadamente pequeño. El nanohilo tiene un diámetro de 10 a 100 átomos y un largo, ya grande, puede ser de micrones, mil veces mayor.
Entonces es un hilito porque es largo y fino, pero a nivel atómico, su diámetro. Hoy en día se esta desarrollando una nueva tecnología basada en eso con la que se espera mejorar la eficiencia de todos los dispositivos semiconductores que se conocen: aumentar la capacidad de almacenamiento, la capacidad de conversión fotovoltaica de las celdas solares, la rapidez de los procesadores... Estamos desarrollando materiales y hay ingenieros trabajando en dispositivos basados en esos materiales.
Les puedo citar un ejemplo de algo en que estoy trabajando más recientemente, comencé unos años antes de venir a Argentina y lo estoy desarrollando acá, y está relacionado con la rapidez en las comunicaciones. Lo que nos estaba limitando a nivel de las comunicaciones y no hablo de comunicación entre personas sino entre transistores en un chip. Hay decenas de millones de transistores en un chips. ¿Cuál es el problema para poder aumentar la capacidad de esto chips? ¿Por qué no podemos poner más transistores? Ustedes se imaginan que para comunicar esos transistores necesitás corrientes eléctricas que van y vienen, y dada la cantidad de transistores en un chip tan pequeño, los canales de corriente empiezan a chocarse unos con otros, hay una especie de interferencia de un canal con otro canal, y también hay un fenómeno de calentamiento porque las corrientes eléctricas no pasan libremente por un semiconductor, siempre hay algo de resistencia y esa resistencia implica un fenómeno Joule, que es un calentamiento. Así como uno calienta una estufa haciendo pasar una corriente eléctrica por un cablecito, lo mismo pasa en el dispositivo: se calienta con esa corriente. Se trató de disminuir esa corriente lo máximo posible para disminuir ese calentamiento y se llegó a un límite en que ya no se puede disminuir la corriente porque se pierde la señal, entonces ¿qué se ha propuesto para vencer ese cuello de botella? Porque no se puede avanzar más en el numero de transistores que se puede poner en un chip, por lo tanto no se puede avánzar mas en la rapidez y capacidad de almacenamiento de los procesadores. ¿Qué se ha propuesto? Que usemos luz en lugar de corrientes eléctricas para hacer la comunicación entre los diferentes transistores. ¿cómo hacemos eso? Se llama fotónicaen lugar de electrónica, ya está muy desarrollada, pero todavía faltan ciertos factores muy importantes. Como se sabe, la tecnología de los semiconductores está basada en el silicio, que es el semiconductor por excelencia. Lo que se está buscando hoy en día es generar una fuente de luz para esos dispositivos fotónicos, ya no electrónicos, el problema es que el silicio no emite luz naturalmente. Con la nanotecnología hemos conseguido que el silicio se convierta, de ser un material oscuro en un material luminoso, ahora sabemos cómo hacer que el silicio emita luz usando técnicas de la nanotecnología. Participé de esas investigaciones en Canadá y ese es uno de los temas que estoy desarrollando aquí. Recientemente di una charla en la Asociación Física Argentina sobre este tema, que está suscitando bastante interés internacional y nacional.
Entrev. : ¿Y Ud. cree que campo de la fotónica en el que esta investigando ahora va a tener mucha repercusión ?
Dr. David Comedi :Hoy en día ya se dice que una buena fracción de dispositivos electrónicos van a ser reemplazados por dispositivos fotónicos entonces vamos a poder sobrepasar el cuello de botella en el que estamos.
Entrev. : Entonces vamos a poder seguir cumpliendo con la ley de Moore ?
Dr. David Comedi : ¡Sí! vamos a poder seguir cumpliendo con la ley de Moore, al menos ésa es la intención. Los que lo hacen están mas interesados en los negocios, pero también le veo importancia para el progreso de la Humanidad. Por eso es que decíamos que los procesadores hoy en día no se consigue hacerlos mas rápidos.Con la fotónica vamos a conquistar un nuevo salto en la rapidez de los procesadores y eso es lo que promete esta tecnología. La IBM anuncia que ya en 10 años va a sustituir sus chips por chips fotónicos basados en silicio. Con procesadores más rápidos y capaces podremos avanzar en todas las otras áreas de la tecnología que se basan en procesadores, como la ingenierías biomédica, por ejemplo.
Entrv.: Antes existían personas que manejaban varios campos de conocimiento, eran filósofos, matemáticos, físicos, médicos... Luego las cosas cambiaron y nos volvimos muy especialistas en un campo. Y ahora resulta que está de moda la palabra multidisciplinaridad.¿Qué papel desempeña esta palabra en la ciencia moderna?
Dr. David Comedi : Realmente más que moda es una necesidad, porque estamos llegando a un límite. La nanotecnología es una tendencia que comienza a fines del siglo XX y continúa en el siglo XXI y que todavía no demostró totalmente su potencial. Hay algunos logros tecnológicos de la nanotecnología, pero la gran revolución todavía está por verse. Estamos llegando con la nanotecnología a un límite donde llegamos a la materia en tamaños muy pequeños de algunos pocos átomos. Entonces llega un punto en que todos estamos hablando de lo mismo, biólogos, físicos, químicos, ingenieros, estamos hablando todos de la misma cosa. Ya es difícil hablar de un "semiconductor", por ejemplo, cuando estas trabajando con una cosa tan pequeña, o incluso hablar de un "sólido", estás estudiando una molécula, una molécula grande, pero una molécula al fin. Hay cosas que los químicos están estudiando hace años en las moléculas y yo como físico no. Yo siempre trabajé con sólidos, vengo de los sólidos grandotes y me he ido "achicando", y hay químicos que han estado trabajando con moléculas pequeñas toda su vida y ellos ya tienen experiencias y una serie de teorías sobre esas moléculas y llega un punto en que yo quiero aplicar esas teorías, pero no puedo agarrar un químico y que trabaje para mí, sería difícil conseguir eso porque él trabaja para él, para sus proyectos. Entonces tengo que aprender química, tengo que estudiar química molecular, por ejemplo, y a veces las aplicaciones de esas nanoestructuras involucran moléculas biológicas, moléculas orgánicas de importancia en la biología y las células vivas. Entonces también tengo que estudiar biología. La nanotecnología nos lleva necesariamente a la multidisciplinaridad, tarde o temprano.
Entrev. : Es curioso, al principio hemos llegado un punto adonde hemos dicho : "bueno, vos tomas un camino y vos tomas otro" y nos hemos separado pero a medida que nos hemos ido separando, paradójicamente, nos hemos ido acercando hasta llegar al final prácticamente a unirnos.
Dr. David Comedi:Sí, es realmente interesante porque la división que se dio en
El astrónomo, filósofo, matemático y físico italiano Galileo Galilei (1564-1642) ante el Santo Oficio, obligado a declarar contra el modelo copernicano del sistema solar.
la ciencia, la división cartesiana que ocurre en la época del renacimiento, sucedió porque no había forma para que la gente de la época pudiese entender al mundo natural, o sea a la naturaleza, viendo a todo como un todo, era muy confuso, se entendía y se sabía muy poco. Entonces con Descartes y Galileo viene la idea de "seccionar" a la naturaleza, de tratar de aislarla en partes. Por ejemplo, ¿cómo entiende Galileo la caída de los cuerpos de diferentes pesos? Si caía una pluma y una piedra él veía que la pluma demoraba más y eso era muy confuso porque la piedra cae más rápido. Entonces se le ocurrió la gran ida, tratemos de separar los fenómenos, pensó en el efecto del aire frenándola a la pluma, la pluma flota en el aire como flota un objeto en el agua, entonces dijo tomemos un objeto liviano pero que no flote tanto en el aire y hagamos un nuevo experimento tratando de hacer que el efecto del aire sea despreciable, pequeño, insignificante en ese caso en particular. De esa forma, es como si hubiese sacado al aire del sistema y estudia la caída de los cuerpos "sin aire", y así consigue demostrar que los dos objetos, el pesado y el liviano, llegan exactamente al mismo tiempo a la tierra. Esto fue muy importante para interpretar la dinámica de los cuerpos bajo influencia de la gravedad, cosa que permitió a Newton, años más tarde, formular sus famosas leyes que son la base de la mecánica y la astronomía. Y después de entender el movimiento sin aire, se fue introduciendo el aire de a poco para estudiar su influencia. Ese seccionamiento donde separo los efectos de la gravedad y del aire, es un buen ejemplo gráfico de la división que hablábamos, y fue fundamental para poder avanzar.
Entrev.: También se hace gráfico en la actualidad; para librarnos de la gravedad nos vamos al espacio para poder hacer algunos experimentos que necesitan ingravidez.
Dr. David Comedi :Claro. Por lo menos en física, hemos avanzado, generando modelos ideales de la naturaleza, donde tratamos de aislar cosas, para hacerlo mas simple porque sino no conseguíamos comprenderlo y luego ir agregando la complejidad de a poco. Lo mismo se puede decir de la división de los fenómenos naturales en distintas áreas, química, física, biología, etc. Pero hoy en día hemos llegado a un punto donde estamos viendo sistemas tan pequeños donde la confluencia de las todas las áreas de la ciencia se vuelve natural. Es ese mismo transitorio en la ciencia, como vos lo definías, muy interesante y muy lindo, donde las diferentes áreas de las ciencias naturales se vuelven a unir, después de haber recorrido cada una un largo camino diferente y de haber aprendido un montón.
Entrev. :Cuando la gente oye hablar de nanociencia piensa automáticamente en minirobots y en cosas por el estilo ¿Qué es lo que a nosotros nos tendría que venir a la cabeza cuando escuchamos esa palabra?.
Dr. David Comedi : Hay un visionario norteamericano que algunos lo llaman el diseminador de la nanotecnología.
No me refiero a RichardFeynman, quien habló de la nanofísica y de la nanotecnología aún cuando no tenían esos nombres. Feyman es el padre de la nanofísica y la nanotecnología (algunos lo llaman el abuelo) porque se dio cuenta de que había mucho por descubrir en el régimen nanométrico y dio su famosa charla "hay un montón de lugar en el fondo", en 1959. El que retoma este tema de la nanotecnología y lo desarrolla a nivel visionario es otra persona, Eric Drexler. En los años 80, hizo un esfuerzo grande de divulgación, para convencer a la gente de trabajar en esto y dio un gran impulso a la nanotecnología de alguna forma. Drexler le ha dado mucho acento al tema de los motorcitos, de los nanobots imaginando por ejemplo un nanorobot que entra al cuerpo y te hace una nanooperacion dentro de tu cuerpo guiado desde afuera por controles remotos, cosa que todavía no hemos llegado a hacer, pero hoy en día estamos muy cerca. Ya sabemos cómo controlar ciertos movimientos de nanoobjetos desde afuera del cuerpo, se puede hacer, ya se han hecho engranajes a nivel nanométrico, ruedas que giran, motores y hasta láseres nanométricos.
Entrev.: ¿Tratamos de hacer lo que ya tenemos en la vida cotidiana pero en escala nanométrica? ¿Estamos como volviendo a escribir la historia pero en miniatura?
Dr. David Comedi : ¡Sí!, pero con las nuevas posibilidades. Por ejemplo: no podes meter un robot de tamaño micrométrico adentro tuyo, porque el cuerpo lo rechaza, en cambio, en tamaño nanométrico el cuerpo no lo va a rechazar, entonces, está la posibilidad de llegar a lugares del cuerpo donde no se podía llegar antes. En nanomedicina se está haciendo experimentos de introducir objetos nanométricos, pero está la otra cara de la moneda; que al ser tan poco rechazados por el cuerpo, está indefenso ante los objetos nanométricos, hay un peligro grande de toxicidad.
Entrev. :Desde el discurso de Richard Feyman, ¿en qué lugar nos encontramos en este momento?
Dr. David Comedi : Él era un físico y era un físico fundamental, pero igual habló de tecnología en su charla, mencionando todo lo que vislumbraba como posible de acuerdo a las leyes de la física. La forma como él personalmente encaraba la fisic
El físico estadounidense Richard Feynman (1918-1988), ganador del premio Nobel de Física de 1965, visionario de la nanotecnología.
a esta resumida en su frase celebre: "la física es como el sexo, por su puesto que se pueden obtener resultados prácticos a través de ella, pero no es por eso que lo hacemos ", lo hacemos porque nos gusta, porque nos interesa, porque tenemos esa búsqueda por el conocimiento de la naturaleza. Entonces él se interesaba por la ciencia fundamental o ciencia misma y percibió que había en la física mucho por descubrir y por estudiar, efectos nuevos, en una época en que muchos pensaban que la física estaba "llegando a su fin". De lo que él dijo, ya hemos conseguido un gran porcentaje de conocimiento (no se puede saber cuánto porque es virtualmente infinito) en la nanofísica y tenemos una buena comprensión. Hoy, para poder avanzar en la comprensión del comportamiento de la materia, estamos limitados por la velocidad de los computadores, porque muchas veces para poder calcular las propiedades de un sistema de átomos, en el tamaño nanométrico, no son 5 o 10 átomos como una molécula, la nanoestructura puede tener hasta decenas o centenas de miles de átomos. Entonces ahí, para calcular las propiedades de esa estructura hay que resolver ecuaciones, que las conocemos, pero que sólo se pueden resolver numéricamente con un computador. Y estos están limitados en velocidad; entonces, si conseguimos con la nanotecnología generar procesadores mas rápidos vamos a poder retroalimentar esos cálculos y proyectar sistemas muchos mas complejos y capaces. Pero eso es a nivel cálculo. A nivel científico, creemos que la física fundamental esta bien comprendida, o sea la física cuántica. Pero la combinación de efectos que se dan, nos siguen sorprendiendo día a día. Cómo se comportan esos conjuntos de átomos, de acuerdo cómo estén dispuestos, nos dan nuevos efectos día a día. Pero creemos que esos efectos se reducen a a una combinación de efectos fundamentales basados en la física cuántica que ya los entendemos. Lo que se cree hoy en día, es que una diversidad de fenómenos que tienen que ver con la configuración atómica, las diferentes orientaciones, las diferentes relaciones de aspectos, más ancho, más chico, el efecto de la superficie. La superficie es muy diferente de lo que es el interior del material entonces, todo eso genera una riqueza de fenómenos que se puede aprovechar en la tecnología, que se puede estudiar, tratar de entender a nivel científico pero desde el punto de vista de la física fundamental se cree que todo se reduce a una combinación de efectos de la física cuántica. Aunque la naturaleza siempre nos ha sorprendido...
Entrev. :La historia de la humanidad esta marcada por los materiales, como por ejemplo la edad de piedra, la edad de bronce, la edad de hierro... ¿Estaremos en la edad del silicio? ¿Cómo estarían influyendo los nuevos materiales en nuestra era?
Dr. David Comedi : Eso muchas veces se dice: que estamos en la edad del silicio porque realmente la tecnología actual, sobre todo la de la informática, de la información, es extremadamente importante y la revolución tecnológica del siglo XX, que le dio origen, fueron los semiconductores, basados fundamentalmente en el desarrollo del silicio en los años 50. El último grito de la tecnología del silicio es la nanotecnología del silicio. El silicio sigue dando novedades. Creo que de alguna forma sí estamos en la era del silicio, aunque me parece un poco exagerado, porque hay otros avances muy importantes en la biología que no tienen nada que ver con el silicio. La biología nos compite mucho a nivel tecnológico mundial, la nanobiotecnología esta dando mucho que hablar.
Entrev. : Podriamos decir que hay nuevos competidores dentro de lo que es la ciencia de los materiales.
Dr. David Comedi : Exactamente.
Al parecer el secreto esta en que en escala nanométrica las cosas suceden de forma distinta a nuestra percepción del mundo macro, donde gobierna la física clásica ¿Que principios físicos gobiernan en el mundo nanométrico?
Dr. David Comedi : Siempre trato de explicar esto en las conferencias porque realmente es
una pregunta que yo mismo me hacia. ¿Qué tiene de tan especial el mundo nanométrico? ¿Por qué tanto ruido sobre eso? Le atribuyo a 2 factores principales (no sólo yo sino muchos textos de física, química y biología) que son 2 efectos principales:
El 1º (primero) es el confinamiento cuánticocuando uno reduce el tamaño un material al régimen de unos pocos átomos, lo que uno esta haciendo es generando estructuras atómicas artificiales, moléculas artificiales de alguna forma. Donde se sabe que el electrón cuando es confinado a una región muy pequeña del espacio, deja de comportarse como partícula y se empieza a comportar como una onda, aparecen sus propiedades ondulatoriasen forma muy evidente, porque hay electrones que se reflejan en las paredes del objeto como una onda entonces produce fenómenos de intereferencia y ondas estacionarias, por ejempo como una cuerda de guitarra, se comporta de esa forma muy parecido. Entonces ese fenómeno de confinamiento hace que, entre otras cosas, el electrón cuando es confinado hace que la energía promedio del electrón aumente y esto tiene una importancia muy grande en el comportamiento de ese electrón. Nosotros sabemos, hace muchos años ya, que las propiedades de la materia están dominadas por las propiedades de los electrones. Por ejemplo los colores de los objetos estan dados por como los electrones de los objetos absorben energía o reflejan energía luminosa.
Para explicar las propiedades de los materiales, sabemos que los electrones son los que dominan porque se sabe que el átomo los protones y neutrones , que son los otros componentes del átomo, están metidos en un núcleo extremamente
pequeño que es menos de una décima del por ciento del tamaño del átomo, es ínfimo es uno sobre diez mil del radio del áto
mo el núcleo, ahí está toda la masa del átomo prácticamente, pero es extremamente pequeño, el resto es una nube electrónica que es lo que determina el tamaño del átomo, que es una décima de nanómetro. Y esa nube electrónica es la que determina las propiedades del elemento cuando esta conectado con otros elementos porque son los enlaces que forma el átomo con otros átomos, el núcleo casi no juega ningún papel . Entonces, si uno agarra al electrón y lo confina a tamaños nanométricos, está generando artificialmente esa estructura molecular donde el confinamiento juega un papel importante. El confinamiento cuántico le cambia la energía al electrón, le cambia su comportamiento, que se comporta como una onda, cambias la longitud de onda porque al cambiar la energía del átomo cambia la longitud de onda también, entonces eso tiene que ver con la mecánica cuántica . Si golpeo esta mesa también tiene que ver con la mecánica cuántica, como les explicaba, no tengo cómo entender el color o la dureza del material sino es a través de la mecánica cuántica y esto no es nanotecnología, esto es estado solido. Pero yo no tengo cómo controlar un material grande, porque si yo tomo un pedazo de silicio siempre va a ser igual ese silicio, ahora cuando yo lo voy reduciendo de tamaño, ahí si, estoy empezando a interferir con la estructura electrónica del material de tal forma (a través del confinamiento cuántico) que ya puedo controlar y cambiar sus propiedades y crear diez mil o más formas diferentes de silicio, no solamente, EL silicio, sino silicio 1, silicio 2, silicio 3 ,... diferente silicios dependiendo como estoy confinando. Eso es la nanotecnología.
El 2º (segundo) punto es la superficie. A medida que uno reduce el tamaño de una estructura, el papel de la superficie se vuelve más y más importante. Porque la fracción de átomos que están en la superficie se vuelve cada vez mayor. En el limite último, cuando reduje el tamaño al tamaño de un solo átomo, ese átomo es superficie. Cuando tengo 100 átomos la mitad de los átomos están en la superficie la otra mitad está adentro, si yo aumento más el tamaño del material, la fracción de átomos en la superficie se reduce cada vez más. En un centímetro cubico de material la fracción es 0,00006% de átomos en la superficie, o sea que el efecto de la superficie es prácticamente despreciable para la mayoría de las propiedades, ¡pero en la nanoestructura no, porque tenes 50 por ciento de átomos en la superficie! Ahora ¿Por qué es tan importante la superficie? Porque la superficie es la comunicación del material con el resto del universo, a través de la superficie ese nanoobjeto se va a conectar con otro nanoobjeto. Desde los años 50 sabemos que la superficie se comporta completamente diferente de lo que se comporta el interior del material porque en la superficie se rompe la simetría de la estructura cristalina y los electrones allí no tienen con que conectarse y están buscando con que conectarse, entonces tienen propiedades químicas y físicas diferentes. Entonces podemos generar nanoestructuras diferentes, cambiando el tamaño, porque de esa forma cambiamos el papel de la superficie. Es como que vamos haciendo un material donde tenemos "interior" + "superficie", y cambiamos la proporción de "superficie" a "interior", cambiando el tamaño. Es
tamos generando también diferentes silicios, selenio, galio... Cualquier material, debido al rol de la superficie.
Entonces son las 2 cosas principales el papel de la superficie y el confinamiento cuántico que hacen que generemos cosas diferentes con propiedades absolutamente nuevas.
Entrev. : O sea que, la superficie es nuestro medio de contacto con los materiales entonces al poder manejar la superficie, podemos interactuar mas con el material, podemos tener mas acceso a ellos, podemos hablar mejor con ellos. ¿Podriamos decir que mediante la superficie tenemos acceso a una profundidad o a una charla mas profunda con ellos?
Dr. David Comedi : Bueno, en una forma metafórica podría decirse eso, pero no exactamente. Voy a explicarlo en otras palabras, tenemos un material que tiene superficie e interior, llamemos al interior i y a la superficie s. Entonces supongamos que la "propiedad del material" (PM) va a ser una función del interior y de la superficie: PM(i,s)
Esa función va a cambiar cuando vos cambies la proporción de superficie y la proporción de interior. Cuando vos cambias el tamaño tenes mas superficie (s aumenta) y menos interior (i disminuye). Entonces las propiedades pueden ser cambiadas cuando vos cambias esa función. En realidad no hay una sola función, hay muchas funciones, porque la superficie va cambiando, entonces la función va cambiando también. Entrev. : La superficie es una de las variables mas significativas?
Dr. David Comedi : En un material no nanoestructurado tiene un papel muy pequeño, porque en un material, le llamemos macroscópico, lo opuesto de nanométrico, un material grande, supongamos un centímetro cubico, vos tenés que s es mucho menor que i entonces tiene un papel pequeño. Cuando vas a la nano estructura vos tenés que s es casi igual que i, un 50% de átomos están acá y un 50% de átomos están adentro, entonces cambiando el tamaño vos cambias la proporción de uno hacia otro, cambias la propiedad del material porque la superficie es un ente muy diferente que el interior.
Entrev. : ¿ Podríamos decir que estamos en la era mas creativa de los materiales donde tenemos una mayor cantidad de posibilidades que hasta ahora nunca habíamos visto ?
Dr. David Comedi : ¡Si! Más de las que podemos imaginar.
Entrev. : Le hemos escuchado hablar de que los materiales tienen cambios inesperados en sus propiedades en escala nano pero tendemos a pensar que todo queda en el mundo nano ¿Cómo es posible trasladar estos beneficios a la escala macro, o sea al mundo contidiano? ¿Cómo se plasman estas nuevas propiedades desde el mundo nano a nuestras vidas?
Dr. David Comedi : Eso es algo que realmente pocas veces se explica y que me parece una pregunta excelente. A nivel de materiales es muy simple. Primero se hace la nanopartícula con las propiedades nuevas, después agarras esas nanopartículas y las aglomeras todas juntas y generas un macromaterial. El macromaterial va a estar dominado por las propiedades de las nanopartículas, eso se constata en el laboratorio. Porque no necesariamente va a haber mucha interacción entre esas nanopartículas, sabemos que lo que domina las propiedades de un material es el entorno del átomo y su entorno inmediato, eso se sabe ya hace muchísimos años, por nuestra suerte podemos fabricar macromateriales a partir de nanopartículasy las propiedades del macromaterial es dominado por las nanopartículas.
Entrev. : O sea que desmenuzan todo hasta el final modifican y una vez que lo tienen modificado ensamblan todo de nuevo.
El Dr. David Comedi en la sala limpia.
David Comedi : ¡Exactamente! Lo recomponemos, y es muy interesante eso, porque por ejemplo las propiedades de un material cualquiera ,y eso lo sabemos de la mecánica cuántica, es dominada en cierta medida por las propiedades del átomo. El átomo es la nanopartícula última. Entonces decimos, ahora vamos a fabricar "átomos artificiales" que son las nanopartículas. Son un conjunto de átomos donde, como les explique, podemos modificar las propiedades y recomponer el material con esos átomos artificiales "nuevos".
Entrev.: O sea, íbamos por un camino y hemos llegado hasta donde queríamos llegar, a la nano partícula última, y ahora estamos volviendo, pero modificando el camino de vuelta.
Dr. David Comedi: No es tan así, no sabemos hasta donde nos va a llevar esto y por eso hay muchas cuestiones éticas. No se si estamos haciendo el camino de vuelta, lo que estamos haciendo es generar nuevos materiales basados en las nanoestructuras y esos materiales a nivel macro impactan, por ejemplo, se pueden hacer telas basadas en nano partículas que repelen los mosquitos, que repelen el calor, que absorben la transpiración del cuerpo humano, repelen las manchas y todo eso está basado en las propiedades de la nanoestructura.
Entrev. :Las leyes de la estadística nos dice que cuanto mas pequeño es el objeto tiene menos probabilidades de tener errores o fisuras ¿Estas leyes tienen alguna repercusión en el mundo nano ?
Dr. David Comedi : Si, porque hay propiedades de los materiales macro que están dominadas por la imperfección justamente que no existe en el mundo nano. Entonces uno puede eliminar esas imperfecciones, porque realmente en el mundo nano hay imperfecciones pero son distintas o son menos diversas que en el mundo macro. Hay algo que a mi todavía no me cierra en la ciencia, pero pienso que algún día lo vamos a tener que entender mejor, al menos yo todavía no lo entiendo personalmente y no encontré ningún texto. Esta referido a los átomos, por ejemplo, están constituidos por un núcleo rodeado por electrones y los electrones están ahí de alguna forma orbitando alrededor del núcleo y es un sistema que tiene energía propia; sabemos que podemos extraer esa energía, la bomba atómica es un lamentable ejemplo de eso. Tienen una inmensa cantidad de energía y nunca se disipa, esa energía esta ahí, tenés un átomo y lo tenes ahí lleno de energía y esa energía nunca se disipa. De la misma forma cuando vas a nivel macro tenes fenómenos de fricción, de vibraciones... Se va disipando la energía, todo eso no existe en el mundo atómico, no existe el problema de disipación de energía que existe en el mundo macro. La tercera ley de la termodinámica dice que la entropía tiene que aumentar ¿Cómo la definís? la entropía se la entiende en física estadística cuando hablas de números macroscópico de átomos, de moléculas ¿Cómo entendes eso a nivel nanométrico? Esas son preguntas fundamentales que todavía tenemos que responder, pero por ahora nos estamos beneficiando porque realmente no existe el tema de la disipación de la energía, al menos yo no lo he visto y para mi es un misterio de la naturaleza. Creo que existe allí un potencial que todavía no lo hemos aprendido a usar en su totalidad. Bien, la energía nuclear si, pero la energía nuclear es mas abajo del nivel nano, la energía nuclear es el núcleo del átomo (un núcleo típico mide cerca de 0.00001 nanómetros!). Sabemos extraer energía nuclear en forma pacifica, son los reactores nucleares que pueden producir electricidad, es peligroso, pero se han desarrollado protocolos de seguridad que están funcionando bastante bien, aunque ha habido accidentes...Pero la física nuclear se escapa del dominio de la nanotecnología
Entrev. : Muchos de nosotros, cuando eramos niños, hemos tratado de manipular objetos pequeños con una aguja u otra herramienta símil y nos costó bastante así que creo que la mayoría de las personas se preguntaran ¿Cómo hacen ustedes los científicos para interactuar, mirar y manipular, los objetos en un mundo tan pequeño?
Dr. David Comedi : No es fácil pero algunas técnicas las hemos desarrollado medio por casualidad,
una de las técnicas esta basada en el microscopio de prueba de punta, o el microscopio de fuerza atómica, que consiste en una aguja que recorre el material manipulada por un piezoeléctrico. Un piezoeléctrico es un material que vos le aplicas un voltaje y se deforma, se estira o se contrae, entonces aplicándole voltajes arbitrariamente pequeños podes hacer deformaciones arbitrariamente pequeñas, de alguna forma podes controlar el movimiento de esa aguja con precisión nanométrica sobre el material. Esa aguja cuando se acerca muy próximo a un átomo puede ocurrir lo siguient e, puede atraer electrones o átomos de la superficie hacia si misma y adherirse a esos átomos. Entonces eventualmente se descubrió una forma de que se atraiga un átomo que esta mas o menos suelto en la superficie y arrastrarlo hasta otro punto y ponerlo en ese otro punto. Esto funciona, como una especie de grúa que levanta un átomo, esa es una forma. Una de las primeras cosas que se construyo así fue un corralito de átomos con esas agujas pero, eso no tiene aplicación tecnológica en gran escala porque es muy lento armar una estructura átomo por átomo. Entonces lo que se usa hoy en día es el auto ensamblado. Se está enseñando mucho el auto ensamblado de materiales, usando las propias fuerzas de los átomos entre si. Por ejemplo, se evapora el material; el material en forma de vapor son los átomos cada uno por su lado y ahí se busca formas de condensar esos materiales de nuevo y hacerlos que se depositen sobre un sustrato en forma auto ensamblada o auto organizada, por las mismas fuerzas interatómicas se forma una nanoestructura. En el laboratorio, nosotros, hacemos eso y construimos nanohilos así, a través del auto ensamblado de las estructuras a partir del vapor(átomos sueltos) y haces que se auto organicen en forma de nanoestructuras. Esto a través de "trucos" donde tratas de controlar el lugar donde se van a depositar esos átomos en el sustrato, por ejemplo, se pone una partícula de oro pequeña que cataliza el crecimiento y forma una es
pecie de solución supersaturada. Tendría que hablar de todas las técnicas que hay, pero hay técnicas de auto ensamblado que se están desarrollando día a día en diferentes laboratorios del mundo y es apasionante en si. Son esas dos formas una es la manipulación átomo por átomo y la otra, el autoensamblado.
Entrev. :O sea que no hemos perdido esa tendencia de agarrar la aguja y manejar cosas pequeñas con ella. Se mantiene de alguna forma la tendencia, solo que es una aguja sofisticada.
Dr. David Comedi : Si! pero no es la que domina la tendencia en la nanotecnología porque es muy lento átomo por átomo. Se busca el auto ensamblado tratando de aprovechar las mismas fuerzas naturales que están entre los átomos para que haga lo que nosotros queremos.
Entrev. :Y existe alguna posibilidad o hay alguna manera de autoensamblar cables o sensores diminutos para formar circuitos?
Dr. David Comedi :si! por ejemplo el nanohilo es lo mas interesante en ese sentido porque el
Nanohilos cristalinos de ZnO fabricados en el Laboratorio de Física del Sólido (Dep. de Física, FACET, UNT, Tucumán, Argentina). Imagen tomada con el microscopio electrónico de la UNT-CONICET (LAMENOA).
nanohilo es una estructura nanométrica, pero como es larga, mantiene la conectividad. A diferencia de la nanopartícula, que es una bolita. Es muy difícil conectarse a una bolita nanométrica, pero si vos agarras un nanohilo tenes un confinamiento del electrón en dos dimensiones, que es el plano perpendicular al hilo, pero el hilo es largo, mantiene su nivel macro en su largo y no en su diámetro. Entonces lo podes conectar, es fácil, podes conectar nanohilos entre ellos, podes hacer redes de nanohilos entretejidas o nanohilos ordenados, si queres en paralelo y pones un conector abajo y otro conector arriba. Esto estamos estudiando nosotros aquí, una estructura así, entonces realmente el nanohilo es lo mas interesante para ese autoensamblado de conexión, como vos propones y se esta haciendo realmente.
Entrev. :En referencia al nuevo microscopio electrónico de barrido y al microscopio electrónico de transmisión que tendremos funcionando próximamente en Tucumán lo hemos escuchado decir que es un "salto cuántico " para Tucumán. Podría explicarnos en que beneficia a la investigación del norte argentino y que podemos ver y hacer con estos tipos de microscopios.
Dr. David Comedi :Hasta antes de que instalaran este microscopio teníamos dificultades para estudiar las nanoestructuras,
porque lo primero que uno hace, cuando contruye una nanoestructura es verla y para poder verla necesitas un microscopio electrónico de barrido que tenga suficiente resolución. En Tucumán había uno, muy viejo, que no funcionaba muy bien, era casi imposible ver las estructuras a nivel nano. Se veían bien cosas a nivel micro, pero no tenia suficiente resolución espacial como el que tiene ahora, donde se puede ver las cosas a nivel nanométrico. Con el "salto cuántico" estaba haciendo una metáfora con la física cuántica, ustedes saben que en los primordios de la mecánica cuántica se hablaba del salto cuántico. Hoy en día ya no se habla mas del salto cuántico es algo que quedo en la jerga de la mecánica cuántica y cuando un electrón es excitado de un nivel a otro, pega un salto cuántico, porque hay toda una región prohibida en la que no puede estar, ese seria el salto cuántico que gana energía y se sube a un nivel mas elevado. Entonces nosotros hemos subido a un nivel mas elevado en Tucumán porque podemos hacer nanoestructuras, me subo en la bicicleta la llevo en la mochila y la miro, ya no tenemos que viajar, tomar un avión, un tren para ir a Córdoba o Santa Fe o Salta.
El microscopio va a a tener una tecnología que hay pocos acá en Sudamérica?
Dr. David Comedi : Si, nuestro grupo ha dado algunas sugerencias en la seleccion del microscopio porque hemos sido contactados por la gente de microscopios, del laboratorio, dado que sabían que teníamos mucho interés en nanotecnología. No es que han sido las únicas sugerencias que ellos han recibido además ,ellos son biólogos, necesitaban apoyo, cuanto mas apoyo para comprar un equipamiento caro mejor, porque es mas fácil convencer a los organismos de la necesidad que hay de tener ese equipamiento. Entonces tienen que llevar en cuenta nuestras sugerencias, pero no son las únicas. Tucumán es un polo científico en biología mucho mas reconocido que en lo que hacemos nosotros, la nanotecnologia de semiconductores, que es prácticamente nuevo en Tucumán, empezó hace dos o tres años. Este microscopio tiene posibilidades tecnológicas únicas, por ejemplo no hace falta hacer vacío para medir la muestra, cosa que es novedoso porque el 99.99% de los microscopios electrónicos necesitan vacío, Y tenés que hacer vacío muy bueno porque los electrones se desvían cuando chocan con las moléculas de aire y lo que uno esta viendo en realidad son electrones. Acá incorpora una cierta tecnología que permite mediciones en altas presiones y eso es importante porque las muestras biológicasfundamentalmente, no le podes hacer vacío, algunas se te desintegran.
Entrev.: Desde hace mucho tiempo existen muchos organismos que viven e interactúan en el mundo nanométrico y por ello tienen una vasta experiencia en él.¿Estos organismos podrían enseñarnos algo sobre este mundo tan extraño?
Dr. David Comedi :Si, hay una linea en la biología y también en la física que es uno de los puntos de confluencia, se llama biología sintética.Es una linea que dice lo siguiente, para entender como funciona una célula -#la célula no es nanométrica es micrométrica,pero en su interior contiene todo tipo de elementos que estan próximos a la escala nanométrica#- es muy difícil estudiarla desarmandola y tratar de verla como es. Lo que mas se sabe de las células son sus funciones, pero no su estructura. El problema es cuando vos la desarmas pierde sus funciones, o sea la matas a la célula y ahí ya no sabes si lo que estas viendo es representativo de lo que es la célula, entonces una de las ideas que hay en la biología sintética: se trata de, a partir de la nanotecnología tratar de construir una célula, por un método de tentativa y error, verificando se se puede reproducir sus funciones en el laboratorio. Es muy impresionante, se parece más a las historias de las películas de ficción donde agarras y empezas a construir células, ¡vida! desde cero...
Entrev. :¿Eso puede decir que nosotros tomamos átomo por átomo como el famoso experimento de IBMy podemos construir cualquier cosa? ¿Podemos llegar a construir algo con vida o estamos hablando de algo inerte?
Dr. David Comedi : ¡Algo con vida! Ésa es la idea de los biólogos sintéticos. Es una linea que comenzó hace 3 años y ya hay varias publicaciones. La idea de ellos es usar una forma de tentativa y error, tratar de construir vida en el laboratorio. Tenemos una cierta idea de lo que es la membrana que cubre al líquido que está dentro de la célula, tenemos una idea grosera. Para confirmar si realmente es así tratemos de construirla nosotros, veamos si tiene las mismas funciones las funciones esa estructura que construyamos. Ése será el feedback que nos dirá si estamos cerca de la estructura o no. Aprendamos biología construyendo estructuras donde tratamos de obtener funciones de una célula .También están las enzimas, hay una en particular que es como un motor que gira y hay investigadores que están tratando de construir un motor basados en el funcionamiento de ésta. Ya hay unos investigadores que ganaron un premio Nobel porque lograron explicar el mecanismo cómo gira, qué fuerzas son las que la hacen girar y al entenderse eso se puede tratar de reproducir con material inorgánico lo mismo. Entonces, lo que se está tratando de hacer a partir de materia inorgánica es construir las diferentes partes de un material bio, o sea con vida y tratar de reproducir esas funciones biológicas por tentativa y error, si no funciona volvamos atrás le agreguemos otro factor empezamos de nuevo, haciendo una especie de "bicho", por así decirlo, "biológico". Donde algún día tal vez lleguemos a crear la función vida.
Etrev. :La historia se repite y volvemos a decir que "estariamos jugando a ser dioses", como en otros experimentos.
Dr. David Comedi : Podría decirse que sí. pero lo que están queriendo hacer ahora es beneficiarse de la nanotecnología. Lo que se aprende de las propiedades de los objetos nanométricos, luego juntar muchos objetos nanométricos y tratar de generar algo que tenga vida. Es impresionante porque al final uno dice la célula también es materia. Entonces hay un puente ahí por investigar, desde el punto de vista intelectual es un desafío enorme, inmenso, pero estamos dando los primeros pasos.
Entrev. :Aquí hay todo materia ¿ hay otra cosa mas?¿Queda lugar para otra cosa?
Dr. David Comedi : No es que sea todo materia. Entiendo el punto filosófico de lo que vos decís . Hoy sabemos que la química orgánica son átomos de carbono, de oxigeno, de hidrógeno que tienen una diversidad impresionante de formas de interconectarse y es eso lo que da esa riqueza a la vida orgánica. No la comprendemos perfectamente pero estamos avanzando. yo no creo que uno diga que "es sólo materia" mas bien la materia es parte de la vida, es así. Puede ser que algún día lleguemos a entender mejor el origen de la vida, pero no sé hasta que punto vamos a poder generar vida en un laboratorio y en qué grado de complejidad. Me parece que no hay motivo para no investigarlo y avanzar en ese sentido y conocer como es. Me interesé en el tema, porque uno de los materiales que estudiamos en el laboratorio a sido propuesto como material para las paredes de las membranas de las células, porque es un material muy versátil y genera unos tejidos ultra finos que aparentemente se parecen a las paredes de las células. Así llegue a un articulo, de esos que me pareció tan apasionante, en los que me gustaría contribuir. Si puedo. Desarrollando materiales. Tal vez algún día venga un biólogo científico, de estos que hacen biología sintética y nos diga: "gracias por haber desarrollado este material, lo voy a tratar de usar para mi célula porque estoy tratando de montar una célula". Pasó que en bioingeniería hay gente que hace crecimiento de neuronas, y la estudian así. Y nos contactaron para ver si podíamos hacer un sistema de nanohilos para conectar cablecitos a las neuronas, para medir las corrientes que entran y salen. Pero nuestro grado de control en ese momento no era suficiente como para poder realizarlo. Laboratorios en Estados Unidos ya lo están haciendo, ya conectan nanohilos a las neuronas, en realidad hacen los nanohilos y ahí después hacen crecer las neuronas de tal forma que se conecte con el nanohilo.
Entrev.: En esta época en que la energía esta jugando un papel muy importante a nivel global ¿la nanociencia puede brindarnos beneficios a nivel energético?
Dr. David Comedi: Si! nosotros estamos trabajando en una linea de investigación donde estamos tratando de potenciar todos los beneficios que se preveen con los nanohilos para hacer celdas solares . Los nanohilos pueden ser interesantes para la captación de la luz porque el sistema de nanohilos se diferencia de las laminas. Porque generalmente las celdas solares se hacen con laminas lisas que funcionan como buenos espejos, entonces reflejan una gran parte de la luz solar. Hay una técnica especial que demanda un gran esfuerzo para que la superficie se vuelva rugosa, porque si uno simplemente raya la superficie como rayar un espejo las celdas no funcionan. Esta técnica aumenta mucho el costo para hacer que la superficie se vuelva rugosa sin perder la eficiencia de captura de los portadores eléctricos que se forman cuando incide la luz. En cambio los nanohilos en forma natural forman una superficie rugosa (o mejor dicho, porosa) entonces ahí la luz llega y choca con las paredes de los nanohilos en diferentes direcciones y al final es absorbida por los nanohilos, la luz queda atrapada entre los nanohilos y absorvida por ellos. No funciona como un buen espejo, no refleja. Entonces, esa es una ventaja de los nanohilos, otra ventaja es que los nanohilos al ser tan chiquitos cuando uno genera los portadores eléctricos que son electrones y huecos, en un semiconductor (cada fotón se convierte en un par electrón y hueco), la capacidad de recolectar esos portadores es mucho mayor en los nanohilos, antes de que se recombinen (si un electrón encuentra un hueco se aniquilan entre sí, este proceso se llama recombinación y es nocivo para el funcionamiento de la celda). Esto ocurre porque el volumen es pequeño, para extraer al electrón y al hueco del nanohilo antes de que recombinen es muy fácil en teoría porque el volumen del mes pequeño. No es tan fácil desde el punto de vista técnico, todavía no sabemos bien como hacer las conexiones a las paredes de los nanohilos. Potencialmente se cree que se va a ganar mucho en eficiencia porque el volumen es pequeño, comparando con una lamina macroscoópica en la que el electrón tiene que viajar una larga distancia hasta el electrodo donde lo colectas y generalmente se pierde una fracción de ellos por recombinación o porque se quedan atrapados en imperfecciones que encuentran en el camino. Actualmente la eficiencia de estas celdas no es buena porque recién estamos, como se dice, "en pañales", todavía no sabemos cómo extraer los portadores de los nanohilos donde se generan debido a la iluminación solar, pero por nuestra experiencia siempre empezamos así y después terminamos obteniendo grandes resultados.
En celdas combustible la nanotecnología ya ha tenido grandes avances, mas que las celdas solares. La capacidad de almacenar hidrógeno , justamente por el tema de la capacidad de superficie en la nanoestructura, es mucho mayor. Las celdas combustibles funcionan a base de almacenamiento de hidrógeno. Hay un grupo en Buenos Aires, que justamente me toco examinar una tesis reciente, muy interesante que ganó un premio. Hacen un trabajo muy bueno en Buenos Aires con nanotecnología para celdas combustible.
David Comedi was born in Tucumán, Argentina in 1961. In 1979 he moved to Israel where he obtained his BA (1983), MSc (1986) and PhD (1990) degrees in Physics from the Israel Institute of Technology, Technion. Between 1990 and 1993, he carried out postdoctoral work at the Centre for Electrophotonic Materials and Devices, McMaster University, Canada. In 1993 he accepted a position as a visiting scientist at the Institute of Physics “Gleb Wataghin” of the State University of Campinas (Unicamp), Brazil, where he became an associate researcher (1994), assistant professor (1997) and associate professor (1999) of Physics. In 2001, Unicamp awarded him the “Livre-Docencia” title on the Electronic Structure and Electronic, Optical and Magnetic properties of Condensed Matter. Between 2004 and 2006, he visited the Centre for Emerging Device Technologies (CEDT), McMaster University, Canada, where he worked on the Physics of luminescent Si-based nanostructures and helped to promote scientific collaborations between the CEDT and South America. In 2006, he returned to his hometown to take an Argentina National Research Council (CONICET) position as an Independent Investigator at the Faculty of Exact Sciences and Technology, National University of Tucumán.
Dr. Comedi has authored and coauthored 46 papers published in internationally recognized refereed journals, 10 in various conference proceedings and a review encyclopedic article on the properties of amorphous semiconductors. He has graduated 3 Master and one PhD students. He has acted as a reviewer for various scientific journals and as adviser of Physics committees of the national research councils of Brazil and Argentina.
His scientific contributions and interests are in the fields of the physics of semiconductor nanotechnology, ion-solid interactions, ion-beam assisted thin film deposition, doping, defect spectroscopy, electronic structure of non-crystalline and nanostructured semiconductors, luminescence and the structure of semiconductor alloys.
De izquierda a derecha, BUF Jorge Caram, Dra. Mónica Tirado, BUF Claudia Sandoval y el Dr. David Comedi.
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