El microscopio de precisi¨®n subat¨®mica, premio Fronteras del Conocimiento
Maximilian Hailer, Harald Rose y Knut Urban reciben el galard¨®n de la Fundaci¨®n BBVA por el desarrollo de un instrumento que abre nuevas v¨ªas al desarrollo de las nanociencias
Los f¨ªsicos alemanes Maximilian Hailer, Harald Rose y Knut Urban reciben este a?o el Premio Fronteras del Conocimiento en la categor¨ªa de Ciencias B¨¢sicas por ¡°aumentar de forma exponencial el poder de resoluci¨®n del microscopio electr¨®nico al desarrollar una ¨®ptica electr¨®nica que ha supuesto un avance que ofrece precisi¨®n subat¨®mica¡±, se?ala la Fundaci¨®n BBVA que otorga el galard¨®n, dotado con 400.000 euros que se reparten entre los tres cient¨ªficos distinguidos. Los tres premiados formaron un equipo, lograron financiaci¨®n y, en una d¨¦cada, resolvieron el problema de la precisi¨®n subat¨®mica que otros daban por imposible, y dise?aron un prototipo. Fue en la d¨¦cada de los noventa y poco despu¨¦s ya estaban funcionando los primeros equipos comerciales en los laboratorios. Ahora hay en operaci¨®n varios centenares de microscopios de este tipo en todo el mundo (dos de ellos en Espa?a, en el Instituto de Nanociencia de Arag¨®n y en la Universidad Complutense, de uso abierto a la comunidad cient¨ªfica), con un precio que puede alcanzar los tres millones de euros.
La t¨¦cnica desarrollada por Hailer, Rose y Urban ¡°es la ¨²nica que permite explorar la materia en la escala del pic¨®metro, el equivalente a una cent¨¦sima del di¨¢metro de un ¨¢tomo de hidr¨®geno ¨Cla billon¨¦sima parte de un metro; se puede ver c¨®mo se mueve cada ¨¢tomo y c¨®mo interacciona con los dem¨¢s con una nitidez nunca alcanzada antes¡±, se?ala la Fundaci¨®n BBVA. Este microscopio permite cumplir una antigua aspiraci¨®n de los f¨ªsicos: a partir de la imagen de los ¨¢tomos, relacionar qu¨¦ comportamiento se corresponde con una determinada propiedad, como su conductividad o la dureza. Esto facilita enormemente el dise?o de materiales con propiedades a medida y se multiplican las posibles aplicaciones tanto en electr¨®nica como en biomecidina o nuevos materiales.
Esta t¨¦cnica denominada de microscop¨ªa electr¨®nica de transmisi¨®n con correcci¨®n de aberraci¨®n, permite ¡°estudiar las consecuencias de los sutiles cambios at¨®micos de las propiedades de los materiales y la din¨¢mica de las interacciones en posiciones at¨®micas espec¨ªficas¡±, indica el acta del jurado. Y a?ade: ¡°hace poco m¨¢s de dos d¨¦cadas la resoluci¨®n de los microscopios electr¨®nicos utilizados para explorar materiales (¡) parec¨ªa haber alcanzado un l¨ªmite infranqueable y, tras perder la esperanza, la atenci¨®n de la comunidad se centr¨® en otros aspectos. Pero el enfoque de Haider (catedr¨¢tico del instituto Tecnol¨®gico de Karlsruhe), Rose (profesor de la Universidad de Ulm) y Knut (director del Instituto de Investigaci¨®n en Estado S¨®lido) ¡°dio lugar a la comprensi¨®n, el desarrollo y la puesta en marcha de t¨¦cnicas de correcci¨®n de la aberraci¨®n en la ¨®ptica electr¨®nica¡±, recalca el jurado. Los tres f¨ªsicos, cuando parec¨ªa que se hab¨ªa renunciado a tratar de aumentar la resoluci¨®n de la microscop¨ªa electr¨®nica y no hab¨ªa financiaci¨®n p¨²blica para esta l¨ªnea de investigaci¨®n, con el convencimiento de que no hab¨ªa ninguna ley f¨ªsica que lo impidiera, lograron financiaci¨®n privada (de la Fundaci¨®n Volkswagen) para su proyecto y lo culminaron con ¨¦xito.
Rose hizo el trabajo te¨®rico que solucionada el problema de la distorsi¨®n de la imagen, Haider construy¨® el prototipo y Urban lo convirti¨® en una plataforma de trabajo para ciencia de materiales.
Haider destaca que las ventajas de la t¨¦cnica desarrollada por ellos frente a la de microscop¨ªa de efecto t¨²nel, que tambi¨¦n llega a escala at¨®mica, aunque con menos resoluci¨®n, es que mientras esta ¨²ltima ¡°permite ver los ¨¢tomos, solo lo consigue en la superficie de las muestras, mientras que nosotros vemos a trav¨¦s del material, podemos ver las posiciones de los ¨¢tomos y podemos medirlas con una precisi¨®n de unos 50 pic¨®metros; esto te permite ver c¨®mo los materiales interaccionan entre s¨ª a escala at¨®mica y deducir las propiedades macrosc¨®picas a partir de sus caracter¨ªsticas microsc¨®picas¡±. En biolog¨ªa, estos nuevos equipos avanzados son menos agresivos con las muestras que los microscopios electr¨®nicos convencionales.
El jurado de este galard¨®n est¨¢ formado exclusivamente por cient¨ªficos de alto nivel internacional (siete en total, dos de ellos espa?oles, Avelino corma e Ignacio cirac), presidido por Theodor W. H?nsch. En estos premios la Fundaci¨®n BBVA cuenta con la colaboraci¨®n del Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas (CSIC), que designa comisiones t¨¦cnicas de evaluaci¨®n en cada categor¨ªa para realizar una primera valoraci¨®n de las candidaturas y, posteriormente, elevan al jurado una propuesta razonada de finalistas. El CSIC tambi¨¦n designa a los presidentes de los jurados.
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