Cient¨ªficos espa?oles crean un espejo perfecto

Una pastilla de silicio min¨²scula, de espesor inferior a una d¨¦cima de mil¨ªmetro y recubierta con una capa de plomo tan delgada que su grosor no supera los cuatro o cinco ¨¢tomos de ese metal, se ha convertido en el espejo m¨¢s perfecto, m¨¢s liso, jam¨¢s fabricado, seg¨²n explican los cient¨ªficos espa?oles que lo han logrado. Varias revistas internacionales se han hecho eco de este espectacular avance, dado a conocer en Advanced Materials, y no s¨®lo por la sagaz aplicaci¨®n de un principio de f¨ªsica cu¨¢ntica que estos investigadores han hecho en el laboratorio sino porque, en cooperaci¨®n con un grupo brit¨¢nico y otro austriaco, est¨¢n desarrollando un microscopio de nuevo tipo, llamado microscopio de ¨¢tomos.

Con el nuevo equipo se podr¨¢n estudiar muestras muy delicadas

El efecto de pozo cu¨¢ntico aplana la superficie met¨¢lica

Este instrumento, que varios laboratorios persiguen desde hace d¨¦cadas, servir¨¢ para estudiar a nivel at¨®mico las muestras m¨¢s fr¨¢giles, como membranas celulares o microcristales de prote¨ªnas, que se da?an al ser iluminadas por el haz de un microscopio electr¨®nico. Las membranas artificiales, por ejemplo, de un microfiltro para agua o una c¨¦lula de combustible, pueden tener una compleja estructura tridimensional de poros de un di¨¢metro de unas 200 millon¨¦simas de mil¨ªmetro muy dif¨ªcil de explorar con un instrumento convencional, se?alan los investigadores. Un kit cuantitativo de diagn¨®stico de anticuerpos (similar al de la prueba de embarazo) es un ejemplo de producto que puede mejorar mucho con la informaci¨®n obtenida con el nuevo instrumento.

"El tama?o de las cosas que puedes ver con un microscopio depende de la longitud de onda que emplees: si es un microscopio ¨®ptico depender¨¢ de la longitud de onda de la luz y si es uno electr¨®nico, de la longitud de onda de los electrones acelerados que utilices en tu sonda", explica Rodolfo Miranda, catedr¨¢tico de F¨ªsica de la Materia Condensada de la Universidad Aut¨®noma de Madrid y director del Instituto IMDEA-Nanociencia. "Como un microscopio electr¨®nico destruye las muestras delicadas es muy dif¨ªcil estudiarlas en detalle", contin¨²a. "Sin embargo, con un haz de ¨¢tomos puedes lograr la misma resoluci¨®n sin da?ar las muestras porque no los aceleras y tienen una energ¨ªa mucho menor".

El problema, y aqu¨ª entra el espejo perfecto, es que para enfocar ese haz de ¨¢tomos (de helio en este experimento) sobre la muestra, se necesita un espejo deformable, como los telescopios lo necesitan para enfocar la luz que les llega de las estrellas.

Pero el espejo para el microscopio de ¨¢tomos tiene que tener una superficie casi perfecta, para que esos ¨¢tomos reboten suavemente y no se desv¨ªen de la direcci¨®n especular: cualquier imperfecci¨®n de tama?o similar al ¨¢tomo incidente desv¨ªa el haz, al igual que una pared de front¨®n que tenga bultos de tama?o similar al de la pelota la desviar¨¢. "Mucha gente estaba intentando hacer un espejo as¨ª y el problema es que la l¨¢mina de silicio que se utiliza, y que debe curvarse para dirigir el haz, es demasiado rugosa a nivel at¨®mico, as¨ª que refleja muy poco", se?ala Miranda, responsable del grupo espa?ol, que lidera el trabajo del espejo.

Su soluci¨®n ha sido depositar sobre un cristal de silicio una fin¨ªsima capa de metal (plomo) y aprovechar el denominado efecto de pozo cu¨¢ntico, "con el que pasa algo alucinante: la superficie se aplana sola, como si los montones de arena de una playa se alisaran espont¨¢neamente", explica Miranda. "Al final el espejo tiene poqu¨ªsimos defectos, de manera que hemos logrado que se refleje hasta el 67% de los ¨¢tomos de helio, cuando antes, con la l¨¢mina de silicio sin capa met¨¢lica, no se superaba el 1%".

La pel¨ªcula de plomo, que no puede tener un grosor superior a una o dos millon¨¦simas de mil¨ªmetro (cinco o seis ¨¢tomos) o se pierde el efecto cu¨¢ntico, hay que depositarla a unos 230 grados bajo cero. "Pero luego se puede utilizar a temperatura ambiente e incluso mejora la perfecci¨®n con la temperatura".