Un equipo de físicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia (IMDEA-Nanociencia) ha creado el “espejo de átomos estabilizado cuánticamente”, la superficie más lisa fabricada jamás, según publica esta semana la revista Advanced Materials. La innovación ya la están utilizando en el diseño del primer microscopio de átomos del mundo.
Uno de los autores del estudio, Rodolfo Miranda, catedrático de Física de la Materia Condensada de la UAM y director del IMDEA-Nanociencia, ha explicado a SINC que la novedad de este espejo “casi perfecto” es que logra reflejar “extraordinariamente bien” la mayor parte de los átomos que inciden sobre él, mediante la utilización de materiales de espesor nanométrico cuyas propiedades están dominadas por efectos cuánticos.
El espejo se asemeja a una oblea curvada, pero está compuesto por un delgado cristal de silicio, de unas 50 micras de espesor, y recubierto de una finísima capa de plomo, de 1 ó 2 nanómetros de grosor. Para estudiar la reflexión sobre este metal los científicos han empleado átomos de helio. Hasta ahora los espejos fabricados únicamente con silicio reflejaban el 1% de los átomos de helio, pero al añadir la capa de plomo han logrado que se reflejen hasta el 67%.
La operación de depositar el plomo sobre el silicio se realiza a una temperatura de entre -173º y -133º C, lo que unido al espesor nanométrico del plomo permite “aflorar” sus propiedades cuánticas, y de una forma “asombrosa y espontánea” se aplanan los bultos de la superficie y se crea una capa súper plana. “Lo extraordinario de este proceso es que cuando calentamos el material hasta temperatura ambiente, éste no se deforma ni se rompe, sino que se vuelve más plano, incrementando sus propiedades de reflexión”, indica Miranda.
La elaboración de este tipo de espejos es fundamental para poder fabricar los futuros microscopios de átomos. Hasta ahora los microscopios electrónicos son los que consiguen mayores resoluciones a la hora de visualizar los objetos, pero tienen el inconveniente de que los electrones acelerados que utilizan destruyen las muestras biológicas más delicadas, como las membranas celulares o ciertas estructuras proteicas. “Con los microscopios de átomos esperamos conseguir la misma resolución pero sin dañar las muestras”, señala el catedrático de Física.
Miranda recuerda que los átomos tienen una masa mucho mayor que los electrones, “por lo que podemos conseguir que tengan su misma longitud de onda con una energía mucho menor, y esto nos permite observar cosas igual de pequeñas que las que se observan con un microscopio electrónico pero sin destruir lo que estamos viendo”.
Los investigadores españoles, junto a los dirigidos por Bill Allison en la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y Bodil Holst en la Universidad de Graz (Austria), ya trabajan con los primeros prototipos de microscopios de átomos que utilizan espejos estabilizados cuánticamente, y confían poder presentar el próximo año las primeras imágenes obtenidas con ellos.
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Referencia bibliográfica:
Daniel Barredo, Fabián Calleja, Pablo Nieto, Juan José Hinarejos, Guillame Laurent , Amadeo L. Vázquez de Parga, Daniel Farías, Rodolfo Miranda. “A Quantum-Stabilized Mirror for Atoms”. Advanced Materials 20 (18): 3492. SEP 2008
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