La nanoescala, entre Manresa i Abu Dhabi

Josep Font i Víctor Barcons formen part del departament de Disseny i Programació de Sistemes Electrònics (DiPSE) de l'Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM). Ells, junt amb Sergi Santos, un ex-alumne seu, ja fa tres anys que estan submergits en un projecte centrat en el Microscopi de Força Atòmica (AFM), un instrument que s'utilitza per l'estudi de materials de mides extremadament petites (materials nanoescalars).

Sergi Santos és qui va impulsar el projecte. Primer va estudiar electrònica industrial a l'EPSEM i posteriorment va anar d'Erasmus a NEWI (Gales-Anglaterra), on s'hi va quedar per continuar estudiant un màster en nanotecnologia a la universitat de Manchester (Anglaterra). Desprès va fer el doctorat a la universitat de Leeds (Anglaterra) i, va ser, a partir de llavors, quan Josep Font i Víctor Barcons van començar a col·laborar amb ell fent estudis sobre el Microscopi de Força Atòmica (AFM).

Actualment el Sergi està a Abu Dhabi, a l'Institut Masdar, un centre universitari i de recerca de tècniques energètiques, apèndix de l'Institut de Tecnologia de Massachusetts (MIT), un dels més importants a nivell mundial en el camp de la tecnologia. Allà està fent un postdoctorat, treballant en l'equip del Dr. Matteo Chiesa, i és des d'on ell fa ús del microscopi, mentre que, el Josep Font i el Víctor Barcons, des de l'EPSEM, col·laboren en el modelat i la simulació dels experiments. És a dir, que realitzen un model matemàtic i el comparen amb els resultats que s'extreuen del AFM per poder explicar el què succeeix.

Tal com explica Víctor Barcons, "el funcionament d'aquest microscopi s'assembla al d'un pal de cec, però aquest mesura un micròmetre. És tant petit que detecta la força dels àtoms entre sí".

Per la seva banda, Josep Font explica que, "gràcies a que aquest instrument té a la punta una punta encara molt més petita, mil vegades més petita (mesura uns nanometres, milmilionèsimes de metre), en el moment en què l'acostem als àtoms la manera de vibrar del microscopi canvia. I gràcies a aquests canvis i estudiant com són, es poden deduir propietats físiques dels materials formats per aquests àtoms, com per exemple les mides". La punta del microscopi també es pot activar d'altres maneres com ara químicament o aplicant-hi camps magnètics o elèctrics.

Tots aquests estudis són realment molt importants per avançar en el món de la nanotecnologia ja que "és absolutament impossible amb microscopia òptica i electrònica poder veure aquestes coses tant petites, en estat natural amb aire i humitat normal. Per tant, el microscopi t'està donant visió a un món fosc per les microscopies habituals que puguem tenir", diu Font.

En total fa tres anys que treballen junts, i des de llavors que s'han esdevinguts varis articles que tracten sobre la nanotecnologia, enfocats en aquest instrument que permet estudiar les interacciones entre els diferents àtoms dels materials.

El primer dels estudis va servir per clarificar el funcionament del AFM i les condicions que el porten a commutar entre els dos estats possibles d'operació. El segon dels articles explica en quines condicions posar el AFM per millorar-ne la resolució i perquè, al mesurar un graó, no es disparin les forces d'interacció. El tercer troba una explicació a la reducció d'alçada mesurada en una molècula d'ADN i conclou que és quelcom inherent al funcionament de l'aparell.

Finalment, el darrer estudi, "Com estan localitzats els processos de dissipació d'energía en les interaccions a la nanoescala?", tracta sobre la dissipació d'energia a nanoescala. També hi han participat Matteo Chiesa, director del grup d'energia a la nanoescala del Laboratori d'Energia i Nanociencia de l'Institut Masdar, Albert Verdaguer y Neil H. Thomson.

Aquest darrer estudi descobreix quin és el lloc i moment on l'energia que es perd quan es transfereix en els àtoms és màxima. Això és important perquè és quelcom innovador que podrà tenir utilitat en un futur. Segons explica Víctor Barcons, "en la nanotecnologia a vegades hi ha processos que dissipen energia que no es pot treure i fan malbé l'aparell, el cremen. És com passa amb els xips dels ordinadors quan s'escalfen, puja la temperatura i peten. L'article, doncs, explica en quin lloc i moment succeeix això. Potser una via d'aplicació serà la d'aconseguir canalitzar aquest flux d'energia".

L'article s'ha publicat a l'edició especial de la revista Nanotechnology, que recull els articles més destacats de l'any 2011. Aquesta està especialitzada en el camp de la física i la nanotechnologia situada entre les 25 millors del món en aquest camp.