"Me interesa saber c¨®mo se organiza el agua en la superficie"

Comprender c¨®mo se comporta la materia ¨¢tomo a ¨¢tomo y c¨®mo manipularlos son parte del trabajo diario del cient¨ªfico espa?ol Miquel Salmer¨®n, f¨ªsico de materiales que investiga en el Lawrence Berkeley Nacional Laboratory desde 1984. Entonces comenz¨® a explorar las superficies de los materiales a escala at¨®mica con la novedad de la ¨¦poca: el microscopio de fuerza at¨®mica; ahora ha dise?ado un electroscopio de electrones que funciona en condiciones ambientales con materiales en contacto con l¨ªquidos, algo hasta ahora imposible de estudiar. Salmer¨®n tambi¨¦n ha asesorado al Gobierno catal¨¢n en el proyecto del Instituto de Nanotecnolog¨ªa.

Pregunta: Crear un nuevo instrumento de investigaci¨®n no debe ser f¨¢cil.

"Si hemos de controlar problemas como la contaminaci¨®n, antes hemos de entender por qu¨¦ pasa"

Respuesta: Comenzamos a desarrollar el espectroscopio de electrones que funciona en condiciones ambientales en el a?o 2000 y el primer prototipo lo fabricamos en el 2002. En 2003 ya se construy¨® una m¨¢quina hermana en el sincrotr¨®n alem¨¢n de Berl¨ªn. Espero que en el futuro aparezcan m¨¢s cl¨®nicos del instrumento. Mucha gente ha demostrado inter¨¦s, de momento solicitando utilizar la m¨¢quina.

P. ?Cu¨¢l ha sido el objetivo de construir este nuevo aparato?

R. La espectroscopia de electrones es una de las herramientas m¨¢s ¨²tiles para estudiar la estructura superficial de los materiales; es decir, su composici¨®n qu¨ªmica, estructura electr¨®nica y c¨®mo se absorben las mol¨¦culas. Pero s¨®lo opera en el vac¨ªo porque los electrones son fuertemente absorbidos por el gas ambiental. Ello hace imposible el estudio de algunos de los materiales m¨¢s interesantes, como son los l¨ªquidos, los pl¨¢sticos y el material biol¨®gico, puesto que ¨¦stos se degradan cuando se les somete al vac¨ªo. El agua, por ejemplo, se evaporar¨ªa muy r¨¢pidamente al producir vac¨ªo, puesto que a humedades y temperaturas ambientales la presi¨®n de su vapor es de alrededor de una cent¨¦sima de atm¨®sfera. La soluci¨®n al problema que hemos desarrollado en mi grupo es captar a estos electrones muy cerca del material que los emite, a una distancia de un mil¨ªmetro o menos, antes de que sean absorbidos.

P. ?Por qu¨¦ es tan importante estudiar los fen¨®menos que produce el agua en la atm¨®sfera?

R. Los problemas medioambientales son de los m¨¢s importantes para la humanidad por sus repercusiones en la vida de nuestro planeta y todos ocurren en presencia de vapor de agua. Con el nuevo aparato decidimos comprobar si en las gotas l¨ªquidas que flotan en la atm¨®sfera hay enriquecimiento de iones negativos (cloro, bromo, yodo, etc¨¦tera) en su superficie. Estas gotas se producen en gran cantidad en los oc¨¦anos, debido a la acci¨®n del viento y de las olas y por ello contienen sales disueltas. Las reacciones qu¨ªmicas que ocurren en estas gotitas son complicadas y entre sus resultados est¨¢n la producci¨®n de lluvia ¨¢cida y la destrucci¨®n de la capa de ozono de la Tierra, a partir de fluorocarbonos contaminantes utilizados en fluidos de refrigeraci¨®n de neveras y en aerosoles que se han ido acumulando en la atm¨®sfera. Hemos comprobado que la superficie de las gotas no s¨®lo se enriquecen en el i¨®n negativo tal como se sospechaba, sino que, adem¨¢s, su concentraci¨®n es m¨¢s del triple de la esperada. Esta informaci¨®n es crucial para refinar los modelos te¨®ricos usados para predecir la evoluci¨®n de los procesos qu¨ªmicos en la atm¨®sfera.

P. ?Qu¨¦ tipo de soluciones esperan dar a sus colegas?

R. Si un d¨ªa u otro hemos de controlar problemas tan fundamentales como la contaminaci¨®n atmosf¨¦rica primero hemos de entender por qu¨¦ pasa, cu¨¢les son las reacciones qu¨ªmicas que dan lugar a la contaminaci¨®n.

P. ?Cu¨¢les son sus intereses en la cat¨¢lisis qu¨ªmica a escala at¨®mica?

R. En el espectroscopio que hemos instalado en el sincrotr¨®n de Berkeley analizamos la formaci¨®n de capas de agua y de mol¨¦culas org¨¢nicas que se evaporan y se condensan en materiales como el silicio. Mi inter¨¦s est¨¢ en saber c¨®mo se organiza el agua en contacto con diversos materiales, tales como el silicio, las membranas biol¨®gicas y las prote¨ªnas. Queremos saber qu¨¦ pasa cuando las superficies biol¨®gicas se acercan unas a otras en el medio acuoso. Mi plan es aprovechar nuestro espectroscopio y otros instrumentos para analizar c¨®mo se organiza el agua en la superficie desde la primera capa. Es un programa de investigaci¨®n a largo plazo.

P. ?Qu¨¦ l¨ªneas de investigaci¨®n abre su nueva t¨¦cnica?

R. A m¨ª me interesa el aspecto m¨¢s fundamental: c¨®mo, a nivel at¨®mico o molecular, ocurren las reacciones qu¨ªmicas, de qu¨¦ manera han de estar colocados los ¨¢tomos en la superficie de los materiales, si las mol¨¦culas se rompen o no por el hecho de absorberse, c¨®mo se han de aparejar en la superficie los ¨¢tomos o mol¨¦culas para que den la reacci¨®n final y c¨®mo ha de ser la superficie en la que se encuentra.