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Investigador Ikerbasque: Felix Casanova

Debemos contribuir a situar el País Vasco en el mapa de la nanociencia y la nanotecnología

¿Qué quiere decir nanotecnología?

Nanotecnología es un concepto muy amplio que incluye cualquier tipo de tecnología que implique una escala de longitud de nanómetro. Un nanómetro equivale a 10-9 metros, es decir, la millonésima parte de un milímetro. Como ejemplo, un virus tiene un diámetro típico de 15 nanómetros. En un tamaño tan pequeño, sólo se pueden encajar unas decenas o unos cientos de átomos, que pueden comportarse de manera muy diferente a los átomos de los materiales comunes a granel.

Esto ocurre porque el equilibrio de las fuerzas que afecta a los átomos es muy diferente y las nuevas propiedades que pueden aparecer pueden explotarse tecnológicamente. Se puede alcanzar dimensiones tan pequeñas siguiendo un método físico (reduciendo los materiales a granel) o uno químico (juntando los átomos individuales).

Según tu opinión, ¿cuáles son las ventajas que las nanotecnologías han aportado a nuestra vida diaria? ¿En qué campos de la ciencia podemos encontrar algunas de estas aplicaciones?

Hoy en día tenemos ordenadores mejores, más rápidos y compactos gracias a la nanotecnología, que es capaz de fabricar transistores de 50 nanómetros en un microprocesador o un disco duro de bolsillo de 1 terabyte. Sin embargo, esta miniaturización está llegando al límite porque, como he dicho, las propiedades de los materiales cambian en estos tamaños extremadamente pequeños. Necesitamos encontrar nuevas maneras para mejorar la actual tecnología de electrónica, aprovechando algunas de las propiedades físicas que sólo aparecen a nanoescalas, como la mecánica cuántica.

Los avances en la biología y la medicina también están vinculados al auge de la nanotecnología: las biomoléculas como proteínas o ADN tienen una longitud de unos pocos nanómetros y ahora pueden interactuar con nanodispositivos fabricados y, por lo tanto, pueden manipularse utilizando herramientas avanzadas.

La física, la química, la biología y la ingeniería se juntan y se combinan en la nanoescala, permitiendo el desarrollo de la tecnología y el conocimiento más rápido y eficiente. Gracias a esto, se pueden tener mejores diagnósticos médicos utilizando imágenes por resonancia magnética (MRI por sus siglas en inglés) o escuchar su música favorita en cualquier lugar gracias a su iPod.

¿Podrías explicarnos la línea de investigación en la que estás trabajando en el CIC NANOgune?

Actualmente estoy trabajando en un nuevo campo llamado “espintrónica”. Estamos hablando de una electrónica alternativa. Como he mencionado anteriormente, los dispositivos electrónicos están llegando a su tamaño más pequeño de trabajo. La electrónica convencional utiliza la carga del electrón que fluye en un circuito para realizar operaciones tales como controlar un dispositivo o manipular información. Así funcionan los dispositivos electrónicos. En espintrónica, tratamos de utilizar el giro (spin) del electrón en vez de su carga. El giro es una propiedad puramente cuántica del electrón, que tiene dos posibles estados (arriba y abajo).  Para verlo con claridad, el electrón puede rotar (o girar) tanto en una dirección como en la contraria.

Por lo tanto, podemos utilizar el giro del electrón para llevar mucha más información que solo utilizando la carga. Sin embargo, en general, la mitad de los electrones que se mueven en un material tienen giros hacia arriba y la mitad hacia abajo, siendo imposible utilizar el giro para llevar información. Sólo los materiales magnéticos tienen más electrones con giros de un tipo. En mi línea de investigación, estudiamos la generación, manipulación y detección de las corrientes de electrones con un único tipo concreto de giro (arriba o abajo). Para conseguir este objetivo, tenemos que preparar dispositivos a nanoescala utilizando técnicas de nanofabricación, disponibles en nanoGUNE, y combinando los materiales magnéticos y no magnéticos. Tratamos de comprender todos los mecanismos físicos implicados para ser capaces de finalmente crear circuitos tan complejos como los actuales, excepto que en este caso la información la transporta el giro en vez de la carga del electrón.  Esto ofrece un tremendo potencial para nuevos dispositivos que combinan el almacenamiento de la información no volátil (las memorias RAM actuales de los ordenadores solo almacenan información con una batería) con una alta velocidad de procesado a potencias bajas (el flujo de los giros, al contrario que el de las cargas, no calienta los circuitos).

Te has incorporado recientemente al NANOgune de Donostia-San Sebastián, ¿qué ha significado para tu carrera profesional el hecho de aceptar la oferta de ikerbasque?

El País Vasco a través de Ikerbasque está haciendo una apuesta muy valiente para situarse en el mapa científico mundial, tratando de conseguir una masa crítica de investigadores que permita repercutir en la formación de nuevos investigadores vascos por un lado y en el desarrollo de empresas basadas en nuevas tecnologías por el otro. Aceptar la oferta de Ikerbasque para desarrollar mi investigación en nanoGUNE es por tanto a la vez una gran responsabilidad y una gran oportunidad como científico. Una gran responsabilidad, ya que como Ikerbasque debemos contribuir a situar el País Vasco en el mapa de la nanociencia y la nanotecnología. Una gran oportunidad, ya que dispongo de todos los medios necesarios en nanoGUNE para llevar a cabo mis líneas de  investigación con repercusión a escala global, lo cual siempre es deseable para una carrera profesional.

Por otro lado, me gustaría añadir que aunque estemos hablando de carreras profesionales, uno debe sentirse a gusto en el lugar de destino, desde un punto de vista personal, fuera del centro de investigación. Digamos que hay ciudades o zonas poco atractivas para vivir (que nadie se me enfade, pero estoy pensando por ejemplo en ciertos estados del Midwest americano).  Donostia como ciudad y el País Vasco como país son altamente atractivos tanto desde un punto de vista cultural (incluyendo la gastronomía, claro!) como de entorno natural. Para mí, que soy escalador, las montañas son esenciales y el País Vasco es un sitio ideal. Creo que hace bien Ikerbasque de atraer investigadores no solo con recursos sino también explotando el atractivo de vivir en el País Vasco.