{"id":5798,"date":"2026-02-11T11:32:58","date_gmt":"2026-02-11T10:32:58","guid":{"rendered":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/?p=5798"},"modified":"2026-03-11T11:24:59","modified_gmt":"2026-03-11T10:24:59","slug":"tertulia-fulbright-9-de-diciembre-19-h-dr-jose-miguel-garcia-martin-laminas-nanocolumnares-un-ejemplo-representativo-de-nanotecnologia-como-se-fabrican-como-las-vemos-y-para-que-sirve","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/?p=5798","title":{"rendered":"TERTULIAS FULBRIGHT \u00abL\u00e1minas\u00a0nanocolumnares, un ejemplo representativo de nanotecnolog\u00eda:\u00a0c\u00f3mo se fabrican, c\u00f3mo las vemos y para qu\u00e9 sirven\u00bb por el Dr. Jos\u00e9 Miguel Garc\u00eda-Mart\u00edn- Presentaci\u00f3n y resumen"},"content":{"rendered":"
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\u00bfQu\u00e9 tienen en com\u00fan?<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

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En esta charla se presentar\u00e1 la familia de nanomateriales a la que el ponente dedica gran parte de su actividad investigadora: las l\u00e1minas nanocolumnares. Explicar\u00e1 en lenguaje sencillo c\u00f3mo se fabrican por un m\u00e9todo f\u00edsico en un solo paso, que en lenguaje t\u00e9cnico se denomina pulverizaci\u00f3n cat\u00f3dica en incidencia rasante. Este m\u00e9todo permite obtener l\u00e1minas de gran superficie, de varios cent\u00edmetros cuadrados o m\u00e1s, y ofrece una v\u00eda directa a la escalabilidad, mucho m\u00e1s sencilla y barata que los m\u00e9todos basados en t\u00e9cnicas de nanolitograf\u00eda. A continuaci\u00f3n, se describir\u00e1n brevemente las nuevas microscop\u00edas que se emplean para observarlas: microscop\u00edas electr\u00f3nicas y microscop\u00edas de sonda de barrido. <\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Finalmente, se destacar\u00e1n diversas aplicaciones en las que estas nanoestructuras desempe\u00f1an un papel fundamental, ilustrando c\u00f3mo sus propiedades singulares las hacen valiosas para dispositivos en diversos campos. En concreto, se presentar\u00e1n ejemplos en energ\u00eda (para paneles solares y superficies autolimpiables), en biomedicina (para implantes ortop\u00e9dicos antibacterianos y para detecci\u00f3n de mol\u00e9culas) e incluso en la industria aeroespacial (para mitigar efectos electromagn\u00e9ticos indeseables en sat\u00e9lites).<\/p>\n\n\n\n

El Dr. Jos\u00e9 Miguel Garc\u00eda-Mart\u00edn es investigador del Consejo Superior de Investigaciones Cient\u00edficas (CSIC) en el Instituto de Micro y Nanotecnolog\u00eda (IMN) en Tres Cantos, Madrid. Es tambi\u00e9n cofundador de Nanostine, una spinoff<\/em> especializada en la fabricaci\u00f3n de recubrimientos nanoestructurados mediante pulverizaci\u00f3n cat\u00f3dica. Se doctor\u00f3 en F\u00edsica por la Universidad Complutense de Madrid en 1999 y posteriormente realiz\u00f3 una estancia postdoctoral Marie Curie en el Laboratorio de F\u00edsica del Estado S\u00f3lido de la Universidad Paris-Saclay (Francia). En 2003, se incorpor\u00f3 al CSIC, donde estudia nanoestructuras de metales y \u00f3xidos met\u00e1licos para aplicaciones en tecnolog\u00edas de la informaci\u00f3n y la comunicaci\u00f3n, energ\u00eda y biomedicina. Jos\u00e9 Miguel ha sido investigador visitante Fulbright en dos ocasiones: en 2017 en Northeastern University (Boston, MA) y en 2025 en el Instituto Nacional de Est\u00e1ndares y Tecnolog\u00eda (NIST, Boulder, CO). Ha coordinado numerosos proyectos internacionales con socios en Estados Unidos, Francia, Grecia, M\u00e9xico, Chile, Brasil y Colombia. Cabe destacar que lider\u00f3 el proyecto Nanoimplant, ganador del Premio IDEA2Madrid en 2014, una iniciativa conjunta del Ayuntamiento de Madrid y el MIT estadounidense. Recibi\u00f3 el Premio 2023 de la Real Sociedad Espa\u00f1ola de F\u00edsica (RSEF) y la Fundaci\u00f3n BBVA al mejor art\u00edculo de divulgaci\u00f3n. Actualmente ha sido nombrado Conferenciante Distinguido por el Consejo de Nanotecnolog\u00eda de IEEE. En dicha organizaci\u00f3n, Jos\u00e9 Miguel fue presidente de la secci\u00f3n espa\u00f1ola de la Sociedad de Magnetismo de IEEE y ahora es miembro de su Comit\u00e9 Administrativo. Tambi\u00e9n forma parte del Consejo Asesor del Programa de Ingenier\u00eda en Nanotecnolog\u00eda del Tecnol\u00f3gico de Monterrey (M\u00e9xico). Es coautor del libro \u201cLas nuevas microscop\u00edas. Herramientas para la exploraci\u00f3n del nanomundo\u201d (Los Libros de la Catarata. ISBN 978-84-1067-071-6. Madrid, 2024).<\/p>\n\n\n\n

RESUMEN DE LA CONFERENCIA<\/strong>
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Se puede comenzar por un acertijo: \u00bfen qu\u00e9 se parecen una salamanquesa, una hoja de loto y las vidrieras de una catedral medieval?<\/p>\n\n\n\n

En que las tres cuentan con nanoestructuras que les permiten, respectivamente, caminar por un techo, autolimpiarse o cambiar de color seg\u00fan de d\u00f3nde venga la luz.<\/p>\n\n\n\n

Para explicar fen\u00f3menos tan diversos hay que convertirse en un ultra liliputiense y sumergirnos en un universo de escala nanom\u00e9trica. Para imaginarlo hay que tener en cuenta que un nan\u00f3metro es a una naranja lo que esta a la Tierra. A esa escala suceden estas maravillas.<\/p>\n\n\n\n


Un nan\u00f3metro en escala cient\u00edfica:<\/p>\n\n\n\n

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Para acercarnos a los nan\u00f3metros pasemos por el di\u00e1metro de un cabello, 0,1 mm o 100 micr\u00f3metros; un gl\u00f3bulo rojo, 10 micr\u00f3metros; las bacterias, 1 micr\u00f3metro. Hasta aqu\u00ed pod\u00edamos servirnos de los microscopios \u00f3pticos.<\/p>\n\n\n\n

Pero, si quisi\u00e9ramos observar virus (100 nan\u00f3metros), una membrana celular (10 nm), la h\u00e9lice del ADN con un di\u00e1metro de 2,4 nm o una mol\u00e9cula de Ibuprofeno de \u00a11nm! tendr\u00edamos que utilizar un microscopio electr\u00f3nico (\u201cilumina\u201d la zona con electrones) o un microscopio de sonda de barrido (\u201ctoca\u201d la superficie a estudiar).<\/p>\n\n\n\n

Ya sumergidos en la escala nanom\u00e9trica podemos explicarnos los fen\u00f3menos a los que alud\u00eda el acertijo:<\/p>\n\n\n\n

– la salamanquesa puede ignorar la gravedad porque sus patas terminan en pelos, llamados setas, tan pegajosas que pueden colgarse de cualquier superficie con un solo dedo. Esta adhesi\u00f3n se debe a fuerzas de atracci\u00f3n intermoleculares –fuerzas de van der Waals<\/a>– muy d\u00e9biles. Pero cada seta en su extremo se divide en montones de pelos m\u00e1s finos y flexibles, de unos cientos de nan\u00f3metros de di\u00e1metro, que se ensanchan formando esp\u00e1tulas planas en sus puntas, lo que maximiza la adherencia a la superficie. Actualmente se est\u00e1 investigando en la creaci\u00f3n de setas a bases de pol\u00edmeros<\/a> capaces de sostener a un robot en el exterior de una nave espacial, a un actor que trepase paredes o neum\u00e1ticos que se adhieran a la carretera en cualquier situaci\u00f3n clim\u00e1tica. Por ahora se ha logrado pegar objetos de varios kilos al techo.<\/p>\n\n\n\n

– la hoja de loto repele el agua al punto de autolimpiarse. Puede hacerlo porque su hoja no es lisa sino que est\u00e1 cubierta por una microestructura de c\u00e9lulas revestidas de cristales nanom\u00e9tricos de cera.<\/p>\n\n\n\n

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Cuando la gota de agua llega a la hoja esta estructura hace que no pierda su forma esf\u00e9rica y la inclinaci\u00f3n de la superficie permite que se deslice arrastrando la suciedad. Aqu\u00ed un v\u00eddeo<\/a> que explica \u00ab\u00bfQu\u00e9 es el efecto loto?\u00bb.<\/p>\n\n\n\n


– las vidrieras de la Catedral de Le\u00f3n (siglos XIII \u2013 XIV) solo muestran sus magn\u00edficos colores al interior de la catedral, cuando son atravesados por la luz. Esto se debe a la presencia de nanopart\u00edculas de materiales inorg\u00e1nicos, como el oro o la plata. Lo mismo ocurre en la Copa de Licurgo que al iluminarla desde el exterior aparece de un tono gris verdoso y al iluminarla desde adentro, de un intenso color rojo.<\/p>\n\n\n\n

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La enorme importancia de los pigmentos fabricados con componentes inorg\u00e1nicos es que no pierden propiedades con el tiempo y as\u00ed hoy disfrutamos del \u201cazul maya\u201d que esta civilizaci\u00f3n lograba incorporando mol\u00e9culas org\u00e1nicas de \u00edndigo en una matriz de arcilla nanoporosa creando una estructura con nanopart\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n

Para profundizar, el art\u00edculo de David Erhardt \u201cMaterials conservation, not-so-new technology\u201d Nature Materials 2, 509 (2003) resume un simposio realizado en Francia como parte de la Sociedad Europea de Investigaci\u00f3n de Materiales.<\/p>\n\n\n\n

En los fen\u00f3menos descritos las estructuras de nivel nanom\u00e9trico se manifestaban por s\u00ed solas, la ciencia de esas \u00e9pocas no las explicaban ni eran capaces de crearlas o manipularlas. Hasta el Premio Nobel de F\u00edsica en 1965, Richard Feynman. En una charla, ya cl\u00e1sica, que dio en 1959 en la reuni\u00f3n anual de la Sociedad Americana de F\u00edsica declar\u00f3: \u201cLos principios de la F\u00edsica, hasta donde puedo ver, no se oponen a la posibilidad de manipular las cosas \u00e1tomo a \u00e1tomo. No se trata de violar ninguna ley; es algo que, en principio, se puede hacer; pero en la pr\u00e1ctica no se ha hecho porque somos demasiados grandes.\u201d Su propuesta de manipular \u00e1tomos y mol\u00e9culas individualmente para construir m\u00e1quinas y dispositivos a escala nanom\u00e9trica abre la puerta a la nanotecnolog\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

Aqu\u00ed<\/a> <\/a>se puede leer la charla completa.<\/p>\n\n\n\n

Un ejemplo de nanomaterial: l\u00e1minas nanocolumnares<\/strong><\/p>\n\n\n

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Las l\u00e1minas nanocolumnares son estructuras cil\u00edndricas, de escala nanom\u00e9trica, conectadas por su base. El musgo, por ejemplo, tiene una cubierta cerosa en sus falsas hojas que act\u00faa a nivel nano para retener el agua.<\/p>\n\n\n\n

Estas l\u00e1minas son herramientas fundamentales en la creaci\u00f3n de nuevos materiales y dispositivos con funciones espec\u00edficas en medicina, detecci\u00f3n de elementos y electr\u00f3nica, entre otras disciplinas.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 herramientas nos abren las puertas del mundo a escala nanom\u00e9trica (nm)?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Teniendo en cuenta que el l\u00edmite de resoluci\u00f3n de la luz visible es de 200 nm, -no distingue objetos separados por esa distancia o una menor- hubo que cambiar los microscopios \u00f3pticos por los electr\u00f3nicos y, posteriormente, aparecieron los microscopios de sonda.<\/p>\n\n\n\n

En una muy somera presentaci\u00f3n podemos describirlos as\u00ed:<\/p>\n\n\n\n

– microscopio electr\u00f3nico de barrido. En lugar de luz arroja un haz muy fino de electrones que recorren la muestra a estudiar punto por punto, de ah\u00ed su nombre. Cuando los electrones chocan con la superficie de la muestra, esta suelta sus propios electrones que son recogidos por unos detectores controlados por un ordenador que crea una imagen digital en 3D. Todo este proceso ocurre en el vac\u00edo para que nada interfiera entre los electrones y la muestra. Estos microscopios son capaces de mostrarnos un virus.<\/p>\n\n\n\n

– microscopio electr\u00f3nico de transmisi\u00f3n. El haz de electrones, en lugar de barrer la superficie de la muestra, la atraviesa. Los electrones que logran pasar dibujan una imagen de 2 dimensiones en una pantalla. Sirven para ver el interior de la muestra y tienen una resoluci\u00f3n mayor que los de barrido, pueden alcanzar aumentos de un mill\u00f3n de veces capaces de mostrarnos part\u00edculas de 2 nm o la disposici\u00f3n de los \u00e1tomos. Tambi\u00e9n requiere de vac\u00edo para funcionar y las muestras deben ser de unos pocos nan\u00f3metros de espesor.<\/p>\n\n\n\n

– microscopio de fuerzas at\u00f3micas. Ya no arrojamos luz ni electrones a la muestra sino que la \u201ctocamos\u201d con una sonda de punta tan afilada que es capaz de alcanzar una distancia at\u00f3mica a la muestra. Como si pudi\u00e9ramos sentir su superficie a nivel nanom\u00e9trico.<\/p>\n\n\n

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El esc\u00e1ner piezoel\u00e9ctrico mueve la punta explorando la superficie de la muestra en los 3 ejes (X, Y, Z) con una precisi\u00f3n nanom\u00e9trica. Entre la punta y la muestra act\u00faan fuerzas at\u00f3micas (como las de Van del Waals, electrost\u00e1ticas o de repulsi\u00f3n) que mueven la micropalanca. Estos movimientos desv\u00edan el rayo l\u00e1ser y son captados por el fotodiodo (sensor de luz). Con estos datos un sistema computarizado crea una imagen topogr\u00e1fica de alt\u00edsima resoluci\u00f3n registrando tambi\u00e9n propiedades magn\u00e9ticas, mec\u00e1nicas y el\u00e9ctricas. En el recuadro ampliado vemos los \u00e1tomos de la muestra como c\u00edrculos naranjas y los rosados ilustran la punta de escala nanom\u00e9trica interactuando con la superficie.<\/p>\n\n\n\n

No es necesario el vac\u00edo, funciona en cualquier medio, incluidos los l\u00edquidos y no requiere preparaci\u00f3n compleja de la muestra ni que su material sea conductor. Es el id\u00f3neo para trabajar con muestras biol\u00f3gicas.<\/p>\n\n\n\n

Garc\u00eda Mart\u00edn recomienda el libro Las nuevas microscop\u00edas<\/em><\/a> de editorial La catarata y el documental 40 a\u00f1os viendo \u00e1tomos<\/em> que se puede ver aqu\u00ed<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

C\u00f3mo se fabrican las l\u00e1minas nanocolumnares<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Se utiliza la pulverizaci\u00f3n cat\u00f3dica con magnetr\u00f3n, un m\u00e9todo para recubrir objetos con una l\u00e1mina muy fina de otro material, como si fuera una pintura nanom\u00e9trica.<\/p>\n\n\n\n

En una c\u00e1mara de vac\u00edo llena de arg\u00f3n se aplica un alto voltaje que convierte los \u00e1tomos del gas en iones positivos. Una diferencia de potencial dirige estos iones con fuerza para que choquen contra un material (el blanco o target) que libera \u00e1tomos que van a recubrir otro material (el sustrato), objetivo del procedimiento. Detr\u00e1s del blanco hay un conjunto de imanes (de ah\u00ed el t\u00e9rmino \u201cmagnetr\u00f3n\u201d) que favorece la ionizaci\u00f3n y permite trabajar con muy bajas presiones de arg\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Para el desarrollo de nanocolumnas se usa la t\u00e9cnica de deposici\u00f3n en \u00e1ngulo oblicuo. Consiste en colocar el sustrato en un \u00e1ngulo superior a 75\u00ba con respecto al blanco para que los \u00e1tomos lleguencon incidencia oblicua. Al comenzar la deposici\u00f3n estos \u00e1tomos se agrupan sobre la superficie formando n\u00facleos o islas inclinadas. Debido a esta inclinaci\u00f3n estos n\u00facleos proyectan una \u201csombra\u201d que no permite que detr\u00e1s se depositen nuevos \u00e1tomos. Los \u00e1tomos siguientes se depositar\u00e1n en la punta de estos n\u00facleos formando columnas inclinadas con huecos entre ellas. Si se hace girar el sustrato durante el proceso se pueden obtener formas como h\u00e9lices, zig zag o columnas verticales.<\/p>\n\n\n\n

La pulverizaci\u00f3n cat\u00f3dica con magnetr\u00f3n es un procedimiento que requiere un consumo moderado de electricidad, genera problemas m\u00ednimos de reciclaje y se adapta f\u00e1cilmente a \u00e1reas grandes.<\/p>\n\n\n\n

Para qu\u00e9 sirven las l\u00e1minas nanocolumnares<\/strong><\/p>\n\n\n\n

– en biomedicina se utilizan como recubrimientos antibacterianos en implantes ortop\u00e9dicos, lo que reduce significativamente el uso de antibi\u00f3ticos, y para identificar mol\u00e9culas mediante la t\u00e9cnica SERS.<\/p>\n\n\n\n

– en energ\u00eda y medioambiente se usan en las c\u00e9lulas solares de perovskita y para crear superficies autolimpiables.<\/p>\n\n\n\n

– en la industria aeroespacial para el recubrimiento antimultipactor.<\/p>\n\n\n\n

En biomedicina<\/p>\n\n\n\n

Uno de los m\u00e9todos que se utilizan para prevenir las infecciones en los implantes ortop\u00e9dicos est\u00e1 inspirado en el mecanismo antibacteriano de las alas de la cigarra. Estas alas est\u00e1n recubiertas de nanocolumnas que hacen que la bacteria no se pose en la base sino que quede suspendida en las puntas de estos pilares, entonces act\u00faan las fuerzas de atracci\u00f3n (como las de Van der Waals) atrayendo la membrana de la bacteria hacia los huecos entre las nanocolumnas hasta romperla y matar, as\u00ed, a la bacteria; lo cual impide, l\u00f3gicamente, la formaci\u00f3n de la pel\u00edcula bacteriana que causan las infecciones cr\u00f3nicas (se vuelven resistentes a los tratamientos con antibi\u00f3ticos o a la acci\u00f3n del sistema inmunitario).<\/p>\n\n\n\n

De una manera parecida act\u00faa el recubrimiento nanocolumnar en un implante de titanio en un hueso: aunque no mata a las bacterias, s\u00ed impide que se adhieran bien a la superficie, de hecho las pocas que lo consiguen no pueden generar biofilm bacteriano. Adem\u00e1s, tiene la ventaja agregada de que s\u00ed permite la adherencia y la proliferaci\u00f3n de los osteoblastos (c\u00e9lulas \u00f3seas), mucho m\u00e1s grandes que las bacterias.<\/p>\n\n\n\n

La topograf\u00eda nanocolumnar imita la estructura del hueso y presenta una superficie mucho mayor que una topograf\u00eda lisa lo que aumenta la interacci\u00f3n entre las prote\u00ednas de la c\u00e9lula y el implante. Esta interacci\u00f3n se traduce en se\u00f1ales para que la c\u00e9lula prolifere y segregue matriz \u00f3sea acelerando la integraci\u00f3n del implante al hueso.<\/p>\n\n\n\n

En definitiva, es una cuesti\u00f3n de tama\u00f1o. Utilizar la topograf\u00eda a nivel nanom\u00e9trico permite seleccionar qu\u00e9 organismo se ataca y cu\u00e1l se favorece seg\u00fan su tama\u00f1o. En este caso, el tama\u00f1o de la bacteria hace que se dificulte mucho su adhesi\u00f3n en la interacci\u00f3n con la superficie nanocolumnar y el tama\u00f1o de un osteoblasto hace que tenga m\u00e1s puntos de interacci\u00f3n con esta, favoreciendo su desarrollo.<\/p>\n\n\n\n

Un procedimiento agregado que a\u00f1ade efecto bactericida es incorporar nanobarras de telurio a las nanocolumnas de titanio. El telurio act\u00faa qu\u00edmicamente por sus propiedades electr\u00f3nicas que convierten el ox\u00edgeno del medio en mol\u00e9culas altamente t\u00f3xicas (especies reactivas de ox\u00edgeno, como el agua oxigenada) que debilitan la membrana externa de la bacteria, bloquean su metabolismo y rompen la cadena de ADN impidiendo su reproducci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Y no termina aqu\u00ed la maravilla. Otras nanopart\u00edculas pueden transportar antibi\u00f3ticos encapsulados en su superficie. Estas c\u00e1psulas (generalmente de prote\u00ednas o de pol\u00edmeros) reaccionan a dos est\u00edmulos: luz infrarroja cercana y ultrasonido. Lo que permite que el m\u00e9dico dirija la luz o el ultra sonido a la zona de infecci\u00f3n donde se libera el antibi\u00f3tico que ya no viaja por el torrente sangu\u00edneo afectando a \u00f3rganos sanos o da\u00f1ando la microbiota intestinal y es eficaz a una dosis mucho menor. Tambi\u00e9n permite precisi\u00f3n temporal ya que el f\u00e1rmaco no empieza a liberarse cuando entra al cuerpo sino en el instante que la c\u00e1psula se destruye.<\/p>\n\n\n\n

En la actualidad la sinergia de estas t\u00e9cnicas constituyen nuestra mayor esperanza para luchar contra la resistencia bacteriana.<\/p>\n\n\n\n


Otro uso de las l\u00e1minas nanocolumnares en biomedicina es posibilitar que la espectrograf\u00eda de Raman nos permita detectar mol\u00e9culas. La Dispersi\u00f3n Raman Aumentada por Superficie (SERS por sus siglas en ingl\u00e9s) consiste en dirigir un rayo de luz para que interact\u00fae con una mol\u00e9cula. Esta interacci\u00f3n, en la que los fotones ganan o pierden energ\u00eda, se detecta generando un patr\u00f3n \u00fanico para cada mol\u00e9cula, algo as\u00ed como su huella dactilar, que es debida a las transiciones entre los distintos modos de vibraci\u00f3n de esa mol\u00e9cula en particular.<\/p>\n\n\n

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El esquema ilustra c\u00f3mo el l\u00e1ser excita la muestra y las se\u00f1ales que esta emite son captadas por el detector. Pero, lo que permite la identificaci\u00f3n de mol\u00e9culas a concentraciones baj\u00edsimas (en el r\u00e9gimen nanomolar: una parte en mil millones) es el sustrato revestido de l\u00e1minas nanocolumnares (generalmente de oro o plata). Si no hubiera nanoestructura solo 1 fot\u00f3n de cada diez millones interactuar\u00eda (ganando o perdiendo energ\u00eda) con la muestra, lo que ser\u00eda muy dif\u00edcil de detectar. Con la l\u00e1mina nanocolumnar se consigue concentrar la luz en unas zonas espec\u00edficas, llamados hotspots o puntos calientes, lo que hace que aumente la interacci\u00f3n con las mol\u00e9culas colocadas en ellos y se logra que la se\u00f1al se amplifique much\u00edsimo (factores multiplicadores de mil millones.)<\/p>\n\n\n\n


Las aplicaciones de esta t\u00e9cnica permiten diagn\u00f3sticos precoces en enfermedades como el c\u00e1ncer o el Alzheimer, la detecci\u00f3n de virus o bacterias sin cultivos largos, entre much\u00edsimas otras.<\/p>\n\n\n\n

En energ\u00eda y medioambiente<\/p>\n\n\n\n

Las estructuras nanocolumnares mejoran notablemente la eficiencia de una c\u00e9lula solar de perovskita.<\/p>\n\n\n

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En la imagen se muestra una c\u00e9lula convencional: la luz del sol atraviesa las distintas capas convirti\u00e9ndose en electricidad. A la izquierda la perovskita se apoya en una capa compacta de titanio (una superficie lisa). El recuadro ampliado muestra c\u00f3mo se puede mejorar este dispositivo si se recubre la capa de titanio con nanocristales, transformando la superficie en porosa (completamente infiltrada por la capa de perovskita); lo que permite una mayor interacci\u00f3n entre los electrones de la perovskita y el titanio. Pero, si en lugar de nanocristales depositados en forma aleatoria, se disponen en nanocolumnas las ventajas son varias, entre otras:<\/p>\n\n\n\n

– los electrones fluyen por la estructura mucho m\u00e1s f\u00e1cilmente. Los nanocristales tienen una estructura 3D en la que los electrones tienen que saltar de un cristal a otro encontrando muchas fronteras que act\u00faan como obst\u00e1culos. En cambio las nanocolumnas se consideran unidimensionales por lo que solo le deja una ruta posible hacia el electrodo, reduciendo la p\u00e9rdida de energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

– las nanocolumnas ayudan a formar una capa de perovskita m\u00e1s compacta, de alta calidad, con granos m\u00e1s grandes y menos defectos (como porosidad indeseada) reduciendo los espacios donde los electrones suelen quedar atrapados.<\/p>\n\n\n\n

– mejora la absorci\u00f3n de la luz. Esta estructura de columnas verticales aumenta la superficie de contacto y evita que la luz rebote hacia afuera; la luz choca contra una columna, rebota hacia la siguiente y as\u00ed hasta ser absorbida.<\/p>\n\n\n\n

Las superficies autolimpiables tambi\u00e9n mejoran con la nanotecnolog\u00eda. Hay dos maneras de conseguir la autolimpieza:<\/p>\n\n\n\n

– una qu\u00edmica, la fotocat\u00e1lisis (foto: luz, cat\u00e1lisis: reacci\u00f3n qu\u00edmica). Se usa en contextos urbanos o higiene industrial porque limpia la suciedad producida por sustancias org\u00e1nicas (como grasas, bacterias, moho). Consiste en integrar un catalizador -generalmente, di\u00f3xido de titanio- en la superficie que se quiere tratar. Cuando la luz -rayos UV- impactan en el di\u00f3xido de titanio los electrones de este material se desplazan y dejan huecos. Electrones y huecos reaccionan con la humedad y el ox\u00edgeno del aire formando mol\u00e9culas altamente inestables (radicales libres) que rompen los enlaces qu\u00edmicos de la mol\u00e9cula org\u00e1nica convirti\u00e9ndola en una sustancia simple, como agua, di\u00f3xido de carbono y sales minerales. Adem\u00e1s, la luz altera las mol\u00e9culas del di\u00f3xido de titanio convirti\u00e9ndolo en un material s\u00faper hidrof\u00edlico: el agua no forma gotas en su superficie sino que pasa como una l\u00e1mina bajo la suciedad (ya convertida en sustancias simples) y la arrastra, evitando marcas de gotas y chorreones.<\/p>\n\n\n\n

Si la superficie de di\u00f3xido de titanio se estructura con nanocolumnas su eficacia es diez veces mayor porque:<\/p>\n\n\n\n

– hay un aumento masivo de los puntos entre el catalizador, la luz y la suciedad.<\/p>\n\n\n\n

– hay mayor absorci\u00f3n y gesti\u00f3n de la luz (explicada en el apartado de c\u00e9lulas solares).<\/p>\n\n\n\n

– las nanocolumnas conducen a los electrones (igual que en el apartado de c\u00e9lulas solares) evitando que \u201cse pierdan\u201d antes de generar los radicales libres que son los agentes limpiadores.<\/p>\n\n\n\n

– otra forma de crear una superficie autolimpiable es convirti\u00e9ndola en s\u00faper hidrof\u00f3bica. Inspirada en la estructura de la hoja de loto, las l\u00e1minas nanocolumnares impiden que el agua se adhiera a la superficie creando un colch\u00f3n de aire en la base y minimizando los puntos de contacto ya que permanece en la punta de las columnas. Esto hace que conserve su forma esf\u00e9rica y ruede f\u00e1cilmente por cualquier plano inclinado,<\/p>\n\n\n\n

Se utilizan en paneles solares situados en el desierto, en alas de aviones para prevenir la formaci\u00f3n de hielo, textiles impermeables o resistentes a manchas\u2026<\/p>\n\n\n\n

En la industria aeroespacial<\/p>\n\n\n\n

En las condiciones de vac\u00edo en las que opera un sat\u00e9lite hay un riesgo muy grande que se llama efecto multipactor, capaz de generar una cascada de electrones -a partir de uno solo- que pueden destruir su equipo de comunicaci\u00f3n convirtiendo el sat\u00e9lite en chatarra espacial. Si un electr\u00f3n externo aparece en el campo el\u00e9ctrico de la radiofrecuencia queda atrapado y es empujado a chocar contra las paredes del componente (filtros o gu\u00edas de onda) liberando, en cada choque, uno o m\u00e1s electrones del material que a su vez tambi\u00e9n chocan contra las paredes y liberan electrones. Lo que crea una nube de electrones movi\u00e9ndose con gran energ\u00eda que interrumpe las se\u00f1ales del sat\u00e9lite y puede destruir el equipo. A esta avalancha de electrones se la llama efecto multipactor. Esto ocurre cuando los componentes est\u00e1n hechos con paredes de superficie lisa.<\/p>\n\n\n\n

Pero si esas paredes se recubren de una superficie nanocolumnar, se impide ese efecto. Cuando un electr\u00f3n choca contra la pared del componente, queda atrapado en los espacios entre las nanocolumnas y llega a la base de la nanoestructura donde rebota entre las columnas hasta agotar su energ\u00eda. Los electrones que libera en el fondo son de baja energ\u00eda que pierden r\u00e1pidamente al chocar con las columnas y quedan atrapados en la nanoestructura para luego ser absorbidos por el material. En este campo las l\u00e1minas nanocolumnares se fabrican de columnas de plata recubiertas de oro para que no se oxiden.<\/p>\n\n\n\n


El doctor Garc\u00eda Mart\u00edn ha creado junto a otros cient\u00edficos Nanostine<\/a>, una empresa derivada del CSIC dedicada a la investigaci\u00f3n, desarrollo y comercializaci\u00f3n de nanopart\u00edculas de alto valor a\u00f1adido y recubrimientos nanoestructurados con nanocolumnas y\/o nanopart\u00edculas. <\/p>\n\n\n\n

Texto cp<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En esta charla se presentar\u00e1 la familia de nanomateriales a la que el ponente dedica gran parte de su actividad investigadora: las l\u00e1minas nanocolumnares. Explicar\u00e1 en lenguaje sencillo c\u00f3mo se fabrican por un m\u00e9todo f\u00edsico en un solo paso, que en lenguaje t\u00e9cnico se denomina pulverizaci\u00f3n cat\u00f3dica en incidencia rasante. Este m\u00e9todo permite obtener l\u00e1minas […]<\/p>\n","protected":false},"author":18,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"categories":[21,1,29],"tags":[188,187,189,190,186,191],"class_list":["post-5798","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-comunicacion-20","category-otras-noticias","category-tertuliasfulbright","tag-antibioticos","tag-biomedicina","tag-implantes","tag-industria-aeroespacial","tag-nanotecnologia","tag-superficies-autolimpiantes"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5798","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/18"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=5798"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5798\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5974,"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5798\/revisions\/5974"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=5798"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=5798"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/asoc-fulbright.es\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=5798"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}