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Un viaje al centro de la tierra desde el laboratorio
Fecha: 08/03/2017

Altas presiones y espectroscopía desvelan los secretos de los materiales

Diez investigadores integran el Grupo de Altas Presiones y Espectroscopía creado en la UC en 2001. Nacido como un grupo de investigación básica, ha evolucionado hacia la aplicación de sus conocimientos a los procesos industriales, con investigaciones que abarcan desde la biomedicina a la caracterización de materiales y al desarrollo de equipos para análisis espectroscópicos en las propias fábricas.
Un vertiginoso viaje desde lo microscópico, en forma de nanomateriales portadores de fármacos, hasta la reproducción de las fuerzas que crean los diamantes en las profundidades del manto terrestre. Esta es la sensación que se tiene cuando se recorren con Fernando Rodríguez, el director del Grupo de Altas Presiones y Espectroscopía de la UC, los laboratorios donde los diez investigadores que integran el grupo interrogan a la Naturaleza desde diferentes técnicas y enfoques.
Ese proceso de búsqueda está orientado hacia un mismo propósito, el hallazgo de aplicaciones que ayuden a la industrias a innovar en sus procesos de fabricación y a ser más competitivas.


Nanomateriales en biomedicina

En el laboratorio de propiedades ópticas, adscrito también al grupo de nanomedicina deI IDIVAL, su responsable, Rafael Valiente, dirige las investigaciones que estudian las enormes posibilidades que se abren con la espectroscopía. Para ello iluminan nanomateriales y observan cómo reaccionan cuando la luz incide sobre ellos, calentándose o emitiendo en otras longitudes de onda. Esos materiales “en principio se pueden utilizar como sensores, pero las últimas aplicaciones a que nos estamos dedicando son las biomédicas”, explica Rafael Valiente, y añade: “Se pueden utilizar como nanotermómetros o como marcadores biológicos, y ahora también estamos estudiando la posibilidad de que los nanomateriales sirvan de vehículo para trasladar fármacos hasta el punto exacto donde deben actuar”.
Pero las investigaciones que se llevan a cabo en este laboratorio con nanomateriales van más allá de la biomedicina. Por ejemplo, el uso de la nanotermometría en la industria pesada. Esta técnica, basada en materiales ópticos, aportaría las ventajas de no necesitar un contacto directo con los objetos a testar y que los análisis espectroscópicos son mucho más precisos que los basados en radiaciones. En esta línea de trabajo se mueven otras investigaciones del grupo.


Desvelando el secreto de los materiales

Una de las apuestas del equipo que coordina Fernando Rodríguez es llevar la espectroscopía a pie de fábrica, de manera que la industria incorpore esta técnica de análisis de materiales en sus procesos productivos. En vez de trasladar una muestra al laboratorio de Espectroscopia Raman que tiene este grupo de investigación en la Facultad de Ciencias, para analizar las tensiones internas y el comportamiento mecánico de metales o de elastómeros, la propia industria podría aplicar este método no destructivo durante el proceso de fabricación.
La espectroscopía se basa en el estudio de las frecuencias de vibración de las moléculas cuando se les aplica un laser, y cómo esa ‘huella digital’ de un material se desplaza si cambia la temperatura o la presión. Dynasol, Equipos Nucleares, BSH, Global Steel, Nissan o Saint Gobain Palm son algunas de las grandes empresas de Cantabria que han recurrido a este laboratorio para caracterizar sus materiales.
Nissan cuenta ya con un prototipo para sondear con esta técnica el estado tensional de materiales de fundición y el Grupo de Espectroscopía trabaja desde hace tiempo en el desarrollo de una sonda para que los operarios de una cadena de montaje de las placas vitrocerámica puedan visualizar en un monitor su estado interno.


Donde se forman los diamantes

Una de las sorpresas más impactantes para cualquier profano la depara el Laboratorio de Altas Presiones donde investigadores como José Antonio Barreda trabajan cada día recreando fuerzas telúricas, como las que la propia Tierra aplica para convertir un carbón en un diamante.
Este joven investigador logró en 2015, durante el desarrollo de su tesis doctoral, la mayor presión que se haya alcanzado en España, un millón de atmósferas, la misma que existe en el núcleo terrestre.
Con esta técnica se analizan los cambios de propiedades que se producen en un material cuando se le somete a esas altísimas presiones. Mecánicamente o mediante membranas que se inflan se aplica una fuerza extraordinariamente concentrada sobre una superficie muy pequeña del material a analizar, utilizando diamantes industriales para ejercer la presión.
“Para conseguir esas altísimas presiones uno trabaja con muestras de micras, y nosotros vamos en esa línea: tratar de reproducir en el laboratorio lo que acontece en el interior de la Tierra”, resume Fernando Rodríguez, el fundador, en 2001, junto a Rafael Valiente, del Grupo de Investigación de Altas Presiones, una línea de trabajo que en España no existía y en la que el grupo ha alcanzado un status internacional.
Se trata de una técnica que puede deparar grandes descubrimientos en breve, porque ya es un rumor imparable que Harvard ha logrado la transmutación del hidrógeno en un metal mediante la aplicación de altísimas presiones (unos cuatro millones y medio de atmósferas). Un hallazgo que revolucionará la aplicación de la superconductividad, ya que es posible lograrlo a temperatura ambiente, mediante este hidrógeno sólido. Ahora deberá ser validado internacionalmente por científicos como Fernando Rodríguez, un investigador de la Universidad de Cantabria.

Jesús Polvorinos
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