En 15 meses de operaci\u00f3n, el Laboratorio de Microscop\u00eda Electr\u00f3nica (LME) de Campinas se ha transformado en un recurso precioso para 80 investigadores de 55 grupos en todo el pa\u00eds: los estudios desarrollados en dicho centro ya resultaron en la publicaci\u00f3n de 36 art\u00edculos y alrededor de 80 presentaciones en conferencias. El LME, que forma parte de la estructura abierta a multiusuarios del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotr\u00f3n (LNLS) del Ministerio de Ciencia y Tecnolog\u00eda, fue recientemente evaluado por un comit\u00e9 cient\u00edfico internacional a pedido de la FAPESP. El comit\u00e9 consider\u00f3 excepcional su productividad y calific\u00f3 a los trabajos realizados en \u00e9l como “de m\u00e1xima calidad cient\u00edfica”.<\/p>\n
Uno de dichos trabajos recibi\u00f3 en octubre el premio de Mejor Tesis Doctoral de la Sociedad Brasile\u00f1a de F\u00edsica (SBF). Fue el de Daniela Zanchet, ingeniera qu\u00edmica de la Universidad Federal de Paran\u00e1 y con doctorado en la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), que construy\u00f3 y caracteriz\u00f3 nuevos tipos de cristales de oro. Daniela, de 28 a\u00f1os, sigui\u00f3 su posdoctorado en el Departamento de Qu\u00edmica de Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos.<\/p>\n
De primera l\u00ednea Otras dos salas albergan microscopios de barredura que, con una resoluci\u00f3n de 1,5 \u00f3 3,0 nan\u00f3metros, ampl\u00edan im\u00e1genes hasta 300 mil veces, lo suficiente para identificar la morfolog\u00eda de granos o partes de un material. En la sala del laboratorio de preparaci\u00f3n de muestras transcurre una parte b\u00e1sica de la investigaci\u00f3n: para el an\u00e1lisis en microscopio, el material es sometido a t\u00e9cnicas espec\u00edficas, de conformidad con el estudio que se pretenda.<\/p>\n Esta avanzada infraestructura gener\u00f3 un gran beneficio: se pueden llevar a cabo \u00edntegramente trabajos en ciencia de los materiales sin ir al exterior, cosa que dificultaba o incluso inviabilizaba muchas investigaciones.<\/p>\n “Actualmente, gran parte de las investigaciones depende de an\u00e1lisis microsc\u00f3picos de este tipo. Para entender las propiedades f\u00edsicas y qu\u00edmicas de los materiales, es necesario visualizar las estructuras al nivel de los \u00e1tomos”, dice el coordinador del LME, Daniel Ugarte. Con las herramientas del laboratorio, se puede acompa\u00f1ar, en pie de igualdad con los centros m\u00e1s avanzados del mundo, la tendencia general a la miniaturizaci\u00f3n generada por la microelectr\u00f3nica, que parece extenderse a toda la ciencia de materiales.<\/p>\n Erigido en menos de un ano, “tiempo r\u00e9cord para un complejo de este porte”, seg\u00fan Ugarte, el LME funciona como un centro de apoyo abierto a investigaciones acad\u00e9micas o empresariales. Solo un cuarto de los trabajos ya publicados es del propio equipo del LME. El uso del laboratorio, gratuito para investigaciones acad\u00e9micas, no implica grandes formalidades -basta someter un proyecto al an\u00e1lisis de la coordinaci\u00f3n del LME-, pero exige que el iniciante pase por una capacitaci\u00f3n, en general de una semana para el microscopio electr\u00f3nico de barredura y de dos meses para un microscopio de transmisi\u00f3n.<\/p>\n Centro de formaci\u00f3n Un ejemplo: Juan Carlos Gonzalez P\u00e9rez, del Instituto de Ciencias Exactas de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG), permaneci\u00f3 un mes y medio en el LME para obtener las im\u00e1genes que necesitaba para su tesis doctoral, sobre multicapas de puntos cu\u00e1nticos autoconstruidos con arsenatos de indio y galio. “El apoyo del personal del LME fue fundamental”, dice Wagner Nunes Rodrigues, director de la tesis de P\u00e9rez, cuyo objetivo es producir sistemas de objetos llamados “puntos cu\u00e1nticos”, que miden algunas decenas de nan\u00f3metros. Esos objetos, que se comportan como “\u00e1tomos gigantes”, o “\u00e1tomos” compuestos por \u00e1tomos, podr\u00e1n ser usados para construir l\u00e1seres m\u00e1s estables a temperatura ambiente, adem\u00e1s de servir como memorias.<\/p>\n Contar con la estructura del LME en la preparaci\u00f3n de las muestras fue fundamental para concluir la investigaci\u00f3n, subraya Rodrigues: “Preparar este tipo de muestras para microscop\u00eda no es f\u00e1cil, pues exige equipamientos especiales, no siempre disponibles en otros laboratorios de microscop\u00eda de Brasil”. Las im\u00e1genes obtenidas ayudaron a comprender mejor el sistema de producci\u00f3n de puntos cu\u00e1nticos y dieron subsidios para la continuaci\u00f3n de los estudios, lo que implic\u00f3 tambi\u00e9n el uso de la luz sincrotr\u00f3n disponible en el LNLS.<\/p>\n Magnetismo de aleaci\u00f3n El estudio de la estructura de las nanopart\u00edculas presentes en la aleaci\u00f3n permiti\u00f3 conocer mejor los mecanismos responsables por sus propiedades magn\u00e9ticas. Como esas propiedades se relacionaban con el calentamiento al que la aleaci\u00f3n era sometida en el proceso de fabricaci\u00f3n, fue posible testear otros m\u00e9todos de tratamiento t\u00e9rmico. La novedad de la investigaci\u00f3n consisti\u00f3 en usar una corriente el\u00e9ctrica para tratar al material, lo que permiti\u00f3 tasas de calentamiento mayores que las obtenidas en hornos convencionales. Con ello se logr\u00f3 un mayor control sobre la formaci\u00f3n de las nanoestructuras, lo que posibilit\u00f3 la optimizaci\u00f3n de las propiedades magn\u00e9ticas del material.<\/p>\n El propio equipo del LME desarrolla una investigaci\u00f3n importante en f\u00edsica de materiales nanoestructurados: Ugarte investiga las propiedades estructurales y el\u00e9ctricas de nanohilos (hilos tan delgados que pueden estar constituidos por una simple hilera de \u00e1tomos), para su aplicaci\u00f3n en diminutos sistemas electr\u00f3nicos. Ugarte aclara que propiedades tales como la conductividad y el aislamiento de la electricidad pueden ser sustancialmente alteradas cuando se reduce el material a un tama\u00f1o o espesor de algunos \u00e1tomos. Un material como el \u00f3xido de silicio (similar a un vidrio convencional), por ejemplo, es un buen aislante el\u00e9ctrico, pero puede no presentar la misma propiedad aislante cuando es usado en films muy finos (1,5 nan\u00f3metros o entre 4 y 5 capas at\u00f3micas). Ese hecho impone un l\u00edmite inferior a la miniaturizaci\u00f3n de los circuitos electr\u00f3nicos con la tecnolog\u00eda actual basada en el silicio.<\/p>\n Expansi\u00f3n La instalaci\u00f3n del microscopio FEG-TEM, que constaba en el proyecto inicial del LME, fue una de las principales recomendaciones del comit\u00e9 internacional, que juzg\u00f3 necesaria y oportuna la expansi\u00f3n del laboratorio. De hecho, el LME opera en el l\u00edmite de la capacidad, con equipos que funcionan 12 horas por d\u00eda y una lista de espera de dos meses para obtener una sesi\u00f3n de trabajo en el microscopio electr\u00f3nico de transmisi\u00f3n. Aunque la inversi\u00f3n es grande, el comit\u00e9 la considera fundamental para mantener elevado el nivel de las actividades all\u00ed desarrolladas.<\/p>\n EL PROYECTO
\n<\/strong>Para equipar las cinco salas del laboratorio, la FAPESP invirti\u00f3 1,9 millones de d\u00f3lares. El m\u00e1s importante instrumental es el microscopio de transmisi\u00f3n por haz de electrones, cuya resoluci\u00f3n alcanza a 0,17 nan\u00f3metro -el nan\u00f3metro es la millon\u00e9sima parte del mil\u00edmetro-, distancia menor a la existente entre dos \u00e1tomos vecinos en la mayor\u00eda de los materiales. El potent\u00edsimo aparato, \u00fanico en Am\u00e9rica del Sur, ampl\u00eda una imagen hasta 1,5 millones de veces. Con \u00e9l se logran im\u00e1genes precisas de la posici\u00f3n de los \u00e1tomos, lo que permite ver c\u00f3mo ellos est\u00e1n ordenados. En la sala en donde se encuentra el equipo, la temperatura es mantenida bajo un control riguroso y las paredes son revestidas con material a prueba de vibraciones sonoras.<\/p>\n
\n<\/strong>Con todo, el LME no fue creado para prestar servicios, como hacen otros laboratorios: “Ofrecemos las herramientas y ense\u00f1amos a manipularlas, pero el resto queda a cargo del investigador”. Esa filosof\u00eda implementada por Ugarte le permite al laboratorio funcionar con un equipo m\u00ednimo -solo cuatro empleados contratados, adem\u00e1s de un estudiante de doctorado y un posdoctor-, pero su principal objetivo es formar profesionales calificados en microscop\u00eda electr\u00f3nica. Adem\u00e1s del entrenamiento, Ugarte realiza conferencias en todo el pa\u00eds y dicta cursos en la Unicamp. El LME ya ha capacitado a 40 alumnos de posgrado.<\/p>\n
\n<\/strong>Otro usuario regular del LNLS es Marcelo Knobel, del Instituto de F\u00edsica de la Unicamp. Desde 1990, Knobel estudia el magnetismo en nanocristales, part\u00edculas cristalinas que miden entre 5 y 50 nan\u00f3metros. Recientemente, Knobel us\u00f3 el microscopio de transmisi\u00f3n del LME para caracterizar la estructura at\u00f3mica de una aleaci\u00f3n de hierro, zirconio, cobre y boro, conocida como Nanoperm. “Esa aleaci\u00f3n, descubierta por investigadores japoneses, tiene caracter\u00edsticas magn\u00e9ticas muy superiores a las de los materiales comunes existentes en el mercado”, explica Knobel. Por ser f\u00e1cilmente magnetizable y desmagnetizable, podr\u00eda usarse en n\u00facleos de transformadores, cabezales de grabaci\u00f3n magn\u00e9tica, sensores de campo magn\u00e9tico, transductores y blindaje magn\u00e9tico.<\/p>\n
\n<\/strong>Al margen de las investigaciones en F\u00edsica -la mayor\u00eda- hay muchos trabajos de Qu\u00edmica, Ingenier\u00eda, Geolog\u00eda y Odontolog\u00eda en el LME. Ugarte prev\u00e9 el crecimiento en n\u00famero y en complejidad de las investigaciones cuando el laboratorio cuente con otro microscopio, conocido por la sigla FEG-TEM (microscopio electr\u00f3nico de transmisi\u00f3n equipado con un can\u00f3n de electrones por efecto de campo), espec\u00edfico para an\u00e1lisis qu\u00edmicos y espectrosc\u00f3picos en regiones del tama\u00f1o de un nan\u00f3metro o menores. Este equipo, que integra el proyecto de expansi\u00f3n del LME para este a\u00f1o, exigir\u00e1 una inversi\u00f3n de unos 2 millones de d\u00f3lares.<\/p>\n
\n<\/strong>Centro de Microscop\u00eda Electr\u00f3nica de Alta Resoluci\u00f3n
\n<\/em>Modalidad
\n<\/strong>Programa de infraestructura 3
\nCoordinador
\n<\/strong>Daniel M\u00e1rio Ugarte – Laboratorio Nacional de Luz Sincrotr\u00f3n
\nInversi\u00f3n
\n<\/strong>R$ 38.300,00 y US$ 1.811.000,00<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Laboratorio de Campinas, que cuenta con microscopios de alt\u00edsima resoluci\u00f3n, se consolida y recibe elogios internacionales","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[93],"class_list":["post-73297","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/73297","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=73297"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/73297\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=73297"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=73297"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=73297"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=73297"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}