Unos cient¨ªficos logran mover ¨¢tomos a su antojo a temperatura ambiente

Un equipo de investigadores de Jap¨®n ha conseguido mover ¨¢tomos individuales de un lado a otro de una superficie en condiciones de temperatura ambiente, todo un logro que acerca un poco m¨¢s el mundo de lo min¨²sculo a las aplicaciones industriales. Como explica desde el pa¨ªs nip¨®n el espa?ol ?scar Custance, uno de los integrantes de este grupo de la Universidad de Osaka, ya se hab¨ªa conseguido antes desplazar un ¨¢tomo de forma lateral (1990) y vertical (1991) con ayuda de un microscopio de efecto t¨²nel, pero siempre a temperaturas criog¨¦nicas de -269 grados cent¨ªgrados, lo que complicaba demasiado su posible aplicaci¨®n en la ingenier¨ªa. Y, aunque hace dos a?os este mismo equipo concluy¨® con ¨¦xito la primera manipulaci¨®n vertical -levantar un ¨¢tomo y depositarlo de nuevo en su sitio- con un microscopio de fuerzas at¨®micas, seg¨²n el investigador espa?ol, nunca se hab¨ªa logrado mover un ¨¢tomo lateralmente por una superficie a temperatura ambiente y con suficiente precisi¨®n como para controlarlo a voluntad.

Los expertos de la Universidad de Osaka no s¨®lo lo han logrado, sino que, emulando al equipo que efectu¨® la primera manipulaci¨®n con microscopio de efecto t¨²nel en 1990, que desplaz¨® a temperaturas criog¨¦nicas 35 ¨¢tomos de xen¨®n hasta formar las siglas de la empresa IBM, ellos han demostrado la validez de su t¨¦cnica componiendo las letras del s¨ªmbolo de esta?o, Sn, con ¨¢tomos de este elemento sobre una superficie de germanio. Un logro que requiri¨® completar 120 manipulaciones de ¨¢tomos individuales durante nueve horas seguidas.

"El hecho de que hayamos demostrado que estas manipulaciones se pueden hacer a temperatura ambiente y, lo que es m¨¢s importante, que las estructuras at¨®micas creadas mediante estas manipulaciones permanecen estables durante al menos un d¨ªa marca un hito en la comunidad cient¨ªfica internacional que trabaja en nanotecnolog¨ªa", destaca Custance, "a partir de este experimento se pueden empezar a plantear estrategias para desarrollar aplicaciones tecnol¨®gicas reales".

Cada uno de los ¨¢tomos desplazados en el ensayo, presentado en la revista Nature Materials, miden poco m¨¢s de 0,1 nan¨®metros de di¨¢metro (un amstrong), es decir, el equivalente a dividir un mil¨ªmetro en diez millones de partes. Para conseguir ver y mover algo tan insignificante se debe acercar lo m¨¢ximo posible la punta del microscopio al ¨¢tomo que se desea manipular en condiciones de ultra alto vac¨ªo.

En el caso del microscopio de efecto t¨²nel, para moverlo se emplea la corriente de electrones que fluye entre esta punta y la muestra, por lo que s¨®lo puede trabajar con elementos conductores. Por el contrario, el microscopio de fuerzas at¨®micas empleado por los investigadores de Jap¨®n no usa la corriente el¨¦ctrica, sino la fuerza de interacci¨®n qu¨ªmica que surge al acercar el ¨²ltimo ¨¢tomo del extremo de la punta al ¨¢tomo que se quiere desplazar, y esto es otra ventaja clave para su futura utilizaci¨®n en la industria, pues puede operar tanto con muestras conductoras como con aislantes.

Para dar una idea de la complejidad de este trabajo, Custance explica: "Imaginemos que se pudiera invertir y suspender una de las torres de la catedral de la Sagrada Familia de Barcelona con una inmensa gr¨²a y supongamos que sobre una bandeja de la porcelana m¨¢s fina hay unos pocos cominos. Haber escrito el s¨ªmbolo Sn manipulando ¨¢tomos con un microscopio de fuerzas at¨®micas ser¨ªa comparable a componer estas letras con los cominos usando la c¨²spide de la torre sin aplastarlos ni romper la bandeja de porcelana".

Esta operaci¨®n no hubiese sido posible sin una electr¨®nica llamada Dulcinea y desarrollada por la empresa espa?ola Nanotec. Seg¨²n Custance, mover un ¨¢tomo podr¨ªa ser asequible para un controlador normal, pero no para completar 120 manipulaciones en nueve horas -una cada 4,5 minutos-, lo que es todo un r¨¦cord. "Sin la versatilidad y la flexibilidad que nos proporcion¨® Dulcinea, este tiempo se hubiera duplicado o triplicado, haciendo impracticable el experimento", subraya.

Tras este ¨¦xito, el siguiente reto de los investigadores de Osaka es conseguir manipular de forma lateral ¨¢tomos en superficies aislantes, el paso definitivo para la miniaturizaci¨®n de los dispositivos electr¨®nicos en el l¨ªmite de la nanotecnolog¨ªa. Y el investigador espa?ol asegura que est¨¢n a punto de conseguirlo". Las miras de estos cient¨ªficos van m¨¢s lejos. De forma paralela, trabajan ya en la posibilidad de fabricar un ordenador cu¨¢ntico a temperatura ambiente.