“La nanotecnología es el campo más interdisciplinario que alguna vez hayamos visto”

Entrevistamos a Sokrates Pantelides, profesor de la Universidad Vanderbilt en los EE.UU. y nos contó de los últimos avances en nanomateriales

El desarrollo de mejores técnicas para observar y manipular la materia a escalas cada vez más pequeños nos ha llevado a uno de los avances más grandes en las últimas décadas: la nanotecnología. En esta nueva frontera del conocimiento, que lidia con la realidad a nivel atómico, existe un grupo de científicos que logra no solo entender los materiales sino crear algunos totalmente nuevos.

Algunos de estos científicos se reunirán esta semana en Guadalajara, México para el congreso de nanotecnología “Nanotech 2018”, que está siendo organizado por la Universidad de Guadalajara, y N+1 tuvo la oportunidad de conversar con uno de ellos, el profesor Sokrates Pantelides.

El Prof. Pantelides es un físico teórico nacido en Grecia, pero que realizó toda su carrera en los Estados Unidos. Graduado en Física en la Universidad de Northern Illinois, estudió un Master y un PhD en la misma universidad de Illinois y posteriormente trabajó en el sector privado haciendo investigación con semiconductores.

Actualmente ha regresado a la academia y además de hacer experimentos en nanotecnología creando nuevos materiales, el Prof. Pantelides enseña a la nueva generación de científicos en la Universidad Vanderbilt.


Profesor Pantelides (derecha) siendo reconocido por su contribución al campo científico de y su apoyo a las actividades relacionadas en Grecia (6ª Conferencia Internacional de Micro y Nano, Atenas, Grecia, 4-7 de octubre de 2015).
Vanderbilt.edu
 

N + 1: Profesor Pantelides, buenos días ¿Nos podría contar brevemente su carrera en el mundo académico?

Bueno, trabajé durante 20 años en IBM haciendo solo investigación, luego vine a Vanderbilt hace 25 años y he sido profesor de ingeniería. Ahora enseño, pero mi tiempo en el aula ya no es muy extenso, tengo principalmente estudiantes graduados y de posgrado, a quienes capacito para hacer investigación.

Gran parte de mi enseñanza es justamente eso, cómo realizar investigación. Después de aprender mucho en las clases, [los estudiantes] entonces tienen que aprender a usar este conocimiento para investigar y deben saber cómo hacerlo. Paso mucho tiempo entrenándolos cómo hacer eso correctamente.

 

N + 1: ¿Cuáles son sus investigaciones más destacadas en el campo científico?

En mi carrera inicial, fui el primero en descubrir cómo hacer cálculos mecánicos cuánticos realmente buenos para los defectos cristalinos (pequeños defectos en la periodicidad de un sólido cristalino): un átomo perdido, un átomo extra o un átomo de impureza.

Si un material tiene un defecto, se rompe la periodicidad por completo y en ese entonces no había métodos que pudieran usarse en la práctica para calcular qué estaban haciendo los electrones alrededor de un defecto puntual o cómo se relajan los átomos. Si elimino un átomo, ¿cómo reaccionará? ¿se congelará? Porque en realidad estamos cortando algunos enlaces.

Ese fue mi mayor descubrimiento desde el punto de vista matemático. Ya luego realizamos un experimento y lo comprobamos.

 

N + 1: ¿Cuál es el principal cambio sociológico que han causado estas investigaciones?

Los primeros trabajos que hicimos con los defectos. La comprensión temprana que ofrecimos con nuestros cálculos se incorporó a los programas que los ingenieros utilizaron para modelar los procesos que utilizaron para fabricar los dispositivos [que usamos actualmente]. Ahora las impurezas y los defectos están en la base de los programas de modelado que utilizaron en ingeniería.

 

N + 1: ¿Cómo colabora su universidad con empresas privadas en el desarrollo de soluciones de I + D?

Muchos de nosotros trabajamos con compañías industriales. Nuestra Fundación Nacional para la Ciencia, de donde obtenemos nuestro presupuesto para investigación, tiene un programa que alienta la colaboración directa con la industria. Uno solo debe hacer una propuesta conjunta con alguna compañía y esta que también pondrá dinero.

[En nuestro laboratorio] trabajamos principalmente con compañías que fabrican materiales. Por ejemplo, tenemos un proyecto en conjunto con una empresa llamada Cree, la cual licenció nuestra patente en carburo de silicio para dispositivos eléctricos

 

N + 1: ¿Qué acciones de evangelización y difusión utiliza para promover en la sociedad el conocimiento de la investigación científica y tecnológica?

Hacemos lo que podemos hacemos mucha comunicación con colegios, hemos organizado talleres para profesores escolares para enseñarles sobre nanociencia y nanotecnología. Además, de vez en cuando damos conferencias.

Debido a que demanda mucho tiempo, no hacemos mucha difusión [risas]. Pero nunca decimos que no, lo disfrutamos bastante.

 

N + 1: ¿Por qué cree usted que es importante estudiar la nanotecnología?

Estudiar nanociencia y nanotecnología es una de las buenas áreas en las que una persona joven puede entrar. La mayoría del departamento de ingeniería ahora son realmente nanoingeniería. Si regresas 30 o 40 años, te encontrabas que los ingenieros mecánicos se preocupaban por los puentes, los ingenieros eléctricos sobre las centrales eléctricas y los ingenieros químicos sobre las plantas químicas. Ahora todo ha ido convergiendo gradualmente.

 

N + 1: ¿De qué va a hablar en el Congreso de Nanotecnología?

Voy a cubrir una serie de ejemplos de materiales bidimensionales y posiblemente nanopartículas en las que hemos visto fenómenos inusuales o interesantes. Por ejemplo, uno de los casos que usaré es cuando se observan materiales en capas y exfoliantes experimentales.

Un ejemplo es el diselenuro de paladio, el cual es una capa, y los cálculos teóricos encontraron que estaría bien si pelamos una capa y la observamos sus propiedades.

Pero las personas que intentaron exfoliar ese material no tuvieron mucho éxito en obtener una monocapa, observarla y estudiarla. Fue difícil, nadie podía hacerlo. Y luego uno de mis antiguos alumnos (que entrené para hacer microscopía) tuvo éxito en pelar un poquito el material con un haz de electrones y obtuvo a una monocapa. Lo hizo de varias maneras diferentes.

Pero cuando colocó una monocapa bajo el microscopio, vio que los átomos estaban dispuestos de una forma que no se esperaba si se exfoliaba. Porque sabemos que los átomos están dispuestos en cierta forma en las capas (de la cristalografía), pero cuando logró obtener la monocapa, los átomos no estaban dispuestos de la forma que esperábamos, sino de una forma diferente.

Y aquí es donde la teoría entra y dice. ¿Qué podría estar pasando? Lo primero que uno hace es mirar la nueva disposición de patrones, tratar de entenderlo y decir "está bien, puedo medir matemáticamente las distancias". Luego crea un modelo en el que puede comparar o simular lo que vería la microscopía. Luego tuvimos una idea, continuamos con los cálculos y dijimos "¿es posible que fusionemos las capas en una?".  Hicimos cálculos de cómo se fusionarían.

Al final resultó que, comenzamos con paladio diselenuro y, si empezamos a eliminar los átomos de selenio, observamos las capas y calculamos la atracción entre ellas, encontramos que les gusta acercarse más y más. Finalmente eliminamos suficientes átomos de selinio, y encontramos que en vez de ser paladio diselinuro, en realidad era paladio 2 selenio 3.

Ocurrió que se estuvieron fusionando y rasgaron hasta crear una nueva monocapa. Cuando simulamos lo que debería ver la microscopía, fue exactamente lo que vimos.

 

N + 1: Complete la frase: El futuro...

¡Genial! El futuro es genial.

 

N + 1: ¿Qué expectativas puede tener un futuro estudiante de nanotecnología? ¿Qué conocimientos obtendrá para enfrentar el mundo laboral?

Entonces, de lo que se habla cuando se menciona nanociencia y nanotecnología es que convergemos en lo mismo y hacemos física e ingeniería (mecánica, química eléctrica). Y es el campo más interdisciplinario en la actualidad. Todas esas disciplinas son muy buenas de perseguir.

 

N + 1: ¿Qué opina de la iniciativa promovida por N + 1 para promover la difusión de la ciencia y la tecnología en España y América Latina?

¡Está excelente! Creo que es una gran idea y les deseo lo mejor. Intenten comunicarse con científicos que puedan proporcionar más material. Creo que estarán abiertos y dispuestos a ayudar.


Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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