Una nueva posibilidad se abre con las investigaciones del Grupo de Materiales Fot\u00f3nicos del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad Estadual Paulista (Unesp), de Araraquara: almacenar grandes cantidades de datos digitales en un peque\u00f1o pedazo de vidrio. Los cient\u00edficos lograron desarrollar un tipo de material v\u00edtreo, producido con una alta concentraci\u00f3n de \u00f3xido de tungsteno, que podr\u00e1 recibir grabaciones en tres dimensiones, es decir, abarcando la altura, la longitud y la anchura. Esto representa un avance con relaci\u00f3n a los principales medios electr\u00f3nicos que almacenan memoria \u00f3ptica en dos dimensiones, como en los casos de los CDs y los DVDs, capaces de acumular datos solamente en la superficie del material. Con la capacidad de almacenamiento tridimensional de vidrio de tungsteno, las aplicaciones pueden avanzar por varios campos de la inform\u00e1tica y de la industria electroelectr\u00f3nica, en la fabricaci\u00f3n de chips y memorias para computadoras y en la producci\u00f3n de dispositivos de grabaci\u00f3n audiovisual. Todo eso, desde luego, si las investigaciones que est\u00e1n en marcha comprobaran la eficacia del nuevo material y sus posibilidades de interacci\u00f3n con los equipamientos electr\u00f3nicos. “En los \u00faltimos tres a\u00f1os han surgido muchas investigaciones en todo el mundo, relacionadas con materiales con una capacidad de grabaci\u00f3n tridimensional, pero, hasta donde sabemos, ning\u00fan otro grupo nacional o extranjero ha llegado al estadio en que nosotros nos encontramos”, dice el qu\u00edmico Youn\u00e8s Messaddeq, coordinador del Grupo de Materiales Fot\u00f3nicos de la Unesp.<\/p>\n
La gran ventaja del nuevo material, que tiene una coloraci\u00f3n amarillenta, en raz\u00f3n de la presencia del tungsteno en su composici\u00f3n, radica en que podr\u00e1 superar, y de modo significativo, la capacidad actual de almacenamiento de los medios utilizados como memorias \u00f3pticas digitales. Un CD com\u00fan, por ejemplo, puede almacenar 700 megabytes<\/em> de informaci\u00f3n, cantidad suficiente para una hora y quince minutos de m\u00fasica de alta calidad, o m\u00e1s de 300 mil p\u00e1ginas de un texto escrito es espacio doble. Los DVDs m\u00e1s avanzados, a su vez, cuentan con 20 gigabytes de memoria y son capaces de almacenar largometrajes. “El vidrio podr\u00e1 usarse como dispositivo para la grabaci\u00f3n o transform\u00e1rselo en una pel\u00edcula fina, de algunos nan\u00f3metros de espesor, similar a las pel\u00edculas existentes hoy en d\u00eda en CDs y DVDs”, dice el qu\u00edmico Ga\u00ebl Poirier, alumno de posdoctorado y uno de los inventores del nuevo material. Estos discos compactos poseen una pel\u00edcula de pol\u00edmero de espesor tambi\u00e9n nanom\u00e9trico, depositada sobre un vidrio pulido, donde se graban las informaciones. Es una capa fina de resina fotosensible (de policarbonato o poli\u00e9ster, por ejemplo) producida con base en la evaporaci\u00f3n de vidrios o pol\u00edmeros especiales. “Vamos a probar grabando directamente en vidrios de tungsteno y en las pel\u00edculas finas con el mismo material para ver cu\u00e1l de los dos es m\u00e1s eficiente”, dice Poirier.<\/p>\n Los investigadores de la Unesp certifican que la capacidad de almacenamiento del vidrio a base de \u00f3xido de tungsteno ser\u00e1 infinitamente mayor que los disquitos actuales, aunque por ahora, no logran precisar el tama\u00f1o de dicha memoria. “Todav\u00eda no hemos tomado las medidas necesarias, pero el l\u00edmite te\u00f3rico de almacenamiento es de 1,6 terabyte (1.600 gigabytes<\/em>) por cent\u00edmetro c\u00fabico”, dice Poirier. Esta capacidad, seg\u00fan Messaddeq, ser\u00e1 fundamental para la proyecci\u00f3n del \u00e9xito comercial del nuevo vidrio, que de por s\u00ed precisa ser superior a 200 gigabytes<\/em>, pues \u00e9se es el volumen de informaciones de la memoria electr\u00f3nica m\u00e1s amplia del mercado, cuyo lanzamiento est\u00e1 previsto para\u00a0 este a\u00f1o por parte de la empresa norteamericana InPhase Technologies<\/em>, una spin-off<\/em> (una peque\u00f1a empresa de tecnolog\u00eda) originaria de la gigante de las telecomunicaciones Lucent Technologies<\/em> , especializada en almacenamiento hologr\u00e1fico, una t\u00e9cnica que tambi\u00e9n permite guardar datos en tres dimensiones. “La diferencia fundamental entre nuestro vidrio y los materiales hologr\u00e1ficos que graban en tres dimensiones consiste en que estos \u00faltimos son pol\u00edmeros o vidrios porosos conteniendo pol\u00edmeros. Graban en tres dimensiones, pero el proceso no es reversible”, dice Messaddeq.<\/p>\n Con el material v\u00edtreo de la Unesp <\/em>la cosa es diferente. Puede contraponerse a los materiales utilizados hoy experimentalmente para el grabado en tres dimensiones, que poseen como gran limitaci\u00f3n el hecho de no ser reversibles. “La no regrabaci\u00f3n es una gran limitaci\u00f3n en el campo de aplicaci\u00f3n de almacenamiento de datos, porque estos materiales s\u00f3lo podr\u00e1n utilizarse como memorias ‘definitivas'”, dice Messaddeq. Las grabaciones en vidrio sintetizado, hechas en los laboratorios de la Unesp, pueden borrarse mediante un tratamiento t\u00e9rmico o exponi\u00e9ndoselas a a l\u00e1seres apropiados. Esto permite que el material pueda usarse como soporte regrabable o como memoria de alta capacidad. Adem\u00e1s, el nuevo vidrio de tungsteno tiene un costo de preparaci\u00f3n bastante inferior al de otros materiales v\u00edtreos especiales empleados como memorias \u00f3pticas, como los as\u00ed llamados vidrios calcogenuros, que si bien permiten la ampliaci\u00f3n de la memoria, graban en dos dimensiones, no son tridimensionales. Messasseq tambi\u00e9n lleva adelante proyectos con el vidrio calcogenuro (lea en Pesquisa FAPESP n\u00b0 86<\/em>).<\/p>\n En 2002, la empresa japonesa Panasonic present\u00f3 un DVD con pel\u00edcula a base de calcogenuro y alta capacidad de grabaci\u00f3n (9,4 gigabytes) con recurso de regrabaci\u00f3n. Este material se elabora con selenio, azufre y telurio, los elementos de la tabla peri\u00f3dica llamados calc\u00f3genos. “Nuestro vidrio de tungsteno es cien veces m\u00e1s barato con relaci\u00f3n a los otros materiales que est\u00e1n en investigaci\u00f3n, y que en el futuro se usar\u00e1n para el almacenamiento de datos.”<\/p>\n La facilidad de producci\u00f3n del vidrio de \u00f3xido fotosensible de tungsteno es otra gran ventaja de este material. Se lo prepara partiendo de un proceso cl\u00e1sico de fabricaci\u00f3n de vidrios, con base en la mezcla de los componentes de partida, nombre asignado a los reactivos qu\u00edmicos constituyentes del vidrio – \u00f3xido de tungsteno (WO3), polifosfato de sodio (NaPO3) y fluoruro de bario (BaF2). \u00c9stos son homogeneizados y ubicados en un crisol, un recipiente cer\u00e1mico que soporta altas temperaturas, que luego\u00a0 trasportado al horno para la fusi\u00f3n. Posteriormente, el l\u00edquido fundido se vierte, con el auxilio de una pinza de acero inoxidable con puntas de platino, en un molde met\u00e1lico apropiado y con la geometr\u00eda deseada. El crisol utilizado (de \u00f3xido de aluminio o platino), como as\u00ed tambi\u00e9n la temperatura de fusi\u00f3n, depende de la composici\u00f3n inicial del material, que oscila entre 1.000 y 1.600\u00b0C. Despu\u00e9s de la sintetizaci\u00f3n del vidrio, la muestra es sometida a una recocci\u00f3n durante cuatro horas, y acto seguido, se la enfr\u00eda gradualmente hasta llegar a la temperatura ambiente. La fase final del proceso de fabricaci\u00f3n es el pulimento de la superficie, un punto importante para mejorar la calidad \u00f3ptica del material. Para confirmar el estado v\u00edtreo de la muestra, se somete al material a t\u00e9cnicas de caracterizaci\u00f3n tales como difracci\u00f3n de rayos X, an\u00e1lisis t\u00e9rmico y observaci\u00f3n visual. “El secreto del nuestro vidrio no est\u00e1 en los materiales utilizados, sino en su composici\u00f3n qu\u00edmica”, dice Messaddeq.<\/p>\n Por casualidad Para almacenar datos en el vidrio de tungsteno pueden usarse l\u00e1seres ultravioletas (en el caso de grabaciones superficiales, en dos dimensiones), o l\u00e1seres visibles, con una longitud de onda de 488 nan\u00f3metros (nm) \u00f3 514 nm. Este \u00faltimo l\u00e1ser se emple\u00f3 para la grabaci\u00f3n de la cara de Albert Einstein en forma tridimensional. Tambi\u00e9n se utilizan l\u00e1seres infrarrojos impulsados para la grabaci\u00f3n de datos en tres dimensiones. En este caso, los l\u00e1seres poseen una potencia de pico muy alta, de algunos megavatios o gigavatios, en un tiempo de irradiaci\u00f3n muy corto (del orden de los nanosegundos, la milmillon\u00e9sima parte del segundo, el femtosegundos, o la trillon\u00e9sima parte, lo que corresponde respectivamente a 10-9 y 10-12 segundos) para inducir procesos \u00f3pticos y el efecto fotosensible.<\/p>\n El hecho in\u00e9dito de este descubrimiento hizo que los investigadores decidiesen solicitar la patente del vidrio de tungsteno ante el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INPI) con el apoyo del N\u00facleo de Patentes y Licencias de Tecnolog\u00eda (Nuplitec) de la FAPESP. “Esta patente, intitulada Materiales Fotosensibles Tridimensionales para el Almacenamiento de Datos Tridimensionales y Holograf\u00eda, s\u00f3lo vale para Brasil, pero dentro de un a\u00f1o, tal como lo permiten los acuerdos internacionales, haremos efectiva la protecci\u00f3n de nuestro descubrimiento en otros pa\u00edses: Estados Unidos, Jap\u00f3n, Inglaterra, Francia, Alemania, Suecia, Italia, Australia y China”, afirma Messaddeq. Con el dep\u00f3sito de la patente, el nuevo material sintetizado por el Grupo de Materiales Fot\u00f3nicos de la Unesp de Araraquara empezar\u00e1 a transitar a la muestra en congresos y eventos del \u00e1rea. Hasta el momento, la \u00fanica presentaci\u00f3n en el exterior ocurri\u00f3 durante un taller sobre materiales avanzados, realizado en junio del a\u00f1o pasado en la Universidad de M\u00fcnster, Alemania. “Present\u00e9 \u00fanicamente una diapositiva de la muestra del vidrio con la cara de Albert Einstein, y todos quedaron impresionados”, dice Messaddeq.<\/p>\n En busca de un socio nacional En simult\u00e1neo a la caracterizaci\u00f3n, el grupo est\u00e1 investigando formas de producir pel\u00edculas delgadas con este vidrio. Al desarrollo de la tecnolog\u00eda adecuada y el control de los par\u00e1metros para preservar las propiedades de los fen\u00f3menos observados en el material v\u00edtreo se los est\u00e1 llevando a cabo la maestranda Bianca Montanari. “Como el tungsteno presenta diferentes estados de oxidaci\u00f3n, la clave de la investigaci\u00f3n de Bianca pas\u00f3 por las condiciones de preparaci\u00f3n”, dice Messaddeq, “Durante su primer a\u00f1o de estudios,\u00a0 se aboc\u00f3 a explorar las condiciones para la obtenci\u00f3n de pel\u00edculas homog\u00e9neas de buena calidad \u00f3ptica; pero resta a\u00fan confirmar varias otras propiedades existentes en el vidrio”.<\/p>\n El\u00a0 Laboratorio de Materiales Fot\u00f3nicos del Instituto de Qu\u00edmica de la Unesp de Araraquara, coordinado por los docentes Messaddeq y Sidney Jos\u00e9 Lima Ribeiro, cuenta con la participaci\u00f3n de alrededor de 40 profesionales y estudiantes, siendo de \u00e9stos ocho investigadores con posdoctorado, diez alumnos de doctorado, siete de maestr\u00eda y dos investigadores visitantes. Anualmente el equipo publica alrededor de 20 art\u00edculos en revistas cient\u00edficas internacionales indizadas, tales como Journal of Chemical Physics, Journal of Physics and Chemistry of Solids y Applied Physics Letters.<\/em><\/p>\n Los Proyectos<\/strong>
\n<\/strong>Al igual que con algunos de los m\u00e1s importantes descubrimientos de la historia de la humanidad, este nuevo material surgi\u00f3 por casualidad, mientras Poirier hac\u00eda experimentos durante su doctorado. “Hace dos a\u00f1os, yo estaba estudiando ciertas propiedades \u00f3pticas del vidrio con \u00f3xido de tungsteno y, por casualidad,\u00a0 prob\u00e9 su fotosensibilidad usando un l\u00e1ser visible azul. Esto me permiti\u00f3 verificar que el vidrio era fotosensible al volumen y pod\u00eda recibir grabaciones en tres dimensiones”, comenta Poirier. Para demostrar esta nueva propiedad del material (la grabaci\u00f3n tridimensional), los investigadores hicieron hicieron un convenio con el Instituto de Estudios Avanzados del Centro T\u00e9cnico Aeroespacial (IEAv\/ CTA) de la ciudad de S\u00e3o Jos\u00e9 dos Campos<\/em>, que grab\u00f3 con l\u00e1ser, en tres dimensiones, la famosa cara del f\u00edsico Albert Einstein en una muestra de vidrio que mide 1 cent\u00edmetro de ancho por 3 cent\u00edmetros de altura.<\/p>\n
\n<\/strong>El pr\u00f3ximo paso de los investigadores consiste en hacer la caracterizaci\u00f3n del material, para determinar su capacidad de memoria. “Estos estudios van a apuntar si precisamos perfeccionar el vidrio de tungsteno, mejorando su composici\u00f3n, o si ya est\u00e1 listo para su producci\u00f3n en escala piloto”, dice el coordinador del grupo. Para realizar este trabajo, los cient\u00edficos est\u00e1n buscando un socio nacional. “No sabemos si alg\u00fan grupo de investigaci\u00f3n en Brasil dispone de la tecnolog\u00eda como para hacer estas medidas. Si terminamos viendo\u00a0 que no lo hay, vamos a intentar encontrar un socio en el exterior”, dice Messaddeq, quien espera concluir esta etapa del trabajo al final de este a\u00f1o.<\/p>\n
\n1. Desarrollo de vidrios conteniendo \u00f3xido de tungsteno para su aplicaci\u00f3n en \u00f3ptica
\n2. Fotosensibilidad reversible en el ultravioleta y visible de vidrios a base de WO3
\nModalidad<\/strong><\/em>
\n1. L\u00ednea Regular de Auxilio a la Investigaci\u00f3n
\n2. Programa de Apoyo a la Propiedad Intelectual (PAPI)
\nCoordinador<\/em><\/strong>
\nYoun\u00e8s Messaddeq – Unesp
\nInversi\u00f3n<\/em><\/strong>
\n1. 53.750,00 reales (FAPESP)
\n2.\u00a0 6.000,00 reales (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un material innovador podr\u00e1 almacenar datos digitales en tres dimensiones","protected":false},"author":23,"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":[192],"tags":[],"coauthors":[116],"class_list":["post-80307","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80307","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\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=80307"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80307\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=80307"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=80307"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=80307"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=80307"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}