Diario de Navarra

No es fácil ‘ver’ una molécula. Es algo muy pequeño. Mucho. Para hacerse una idea, una proteína como la miosina, que es una molécula bastante compleja, mide 1,5 micrómetros, y un micrómetro es la milésima parte de un milímetro. Una molécula sencilla, como la del agua, ya se mide en picómetros, y un picómetro es un metro dividido por un billón. Casi es imposible imaginarlo, qué decir de verlo. Sin embargo, la ciencia se las ha apañado para ver las moléculas. Por ejemplo, en la UPNA han trabajado con un método que aúna la técnica de las antenas con la fotónica y que les ha valido recientemente un premio internacional. Básicamente, han empleado un dispositivo muy similar a una antena, pero capaz de emitir una potente luz. Como si fuera una lámpara. Y, claro está, tiene un tamaño mínimo, adecuado para iluminar las cosas muy pequeñas, las del nanomundo. Es una linterna para moléculas. Antes de entrar en detalle, quizá convenga recordar qué es una antena. Quién más quién menos sabe de qué se trata. “Se parece a un altavoz, que transforma la electricidad en ondas de sonido gracias a unas membranas. En el caso de las antenas, éstas trabajan con ondas electromagnéticas”, explica uno de los investigadores, Miguel Beruete Díaz (Pamplona, 1978), profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la UPNA. Es, en realidad, un transformador de las ondas. Cuando las emite, la antena recoge la onda que le llega de manera “guiada”, por un cable o algo similar, y las lanza al aire. Cuando las recibe, hace lo contrario. Como todo en los últimos tiempos, las antenas se han hecho cada vez más pequeñas. Y esto tiene una particularidad. Según su tamaño, la antena funciona mejor con unas ondas que otras. Hay que recordar que ondas electromagnéticas son la luz, pero también los rayos infrarrojos o los ultravioletas. Todo un espectro. La hay que tienen una onda de gran longitud, que se repite a una frecuencia baja. Es el caso por ejemplo, de las ondas de radio, cuya longitud puede llegar a ser la de todo un edificio, pero que se repite unos cuantos miles de veces por segundo. Otras, en cambio, son una onda minúscula que se repite a toda velocidad. La longitud de los rayos X, por ejemplo, es del tamaño de átomos, y se mueve a miles de billones de veces por segundo. Pues bien, ocurre que las antenas funcionan mejor con la longitud de onda que tenga su tamaño. Conforme se hagan más pequeñas, encajarán mejor con los infrarrojos, la luz visible, los ultravioletas, los rayos X... así, en este orden. Y eso tiene su importancia, porque cuanto mayor es su frecuencia y menor su longitud, las ondas son más peligrosas y difíciles de manejar. SOLUCIÓN DE INGENIEROS Los ingenieros han empleado unas antenas que se mueven en el mundo minúsculo de lo nano e incluso han ido más allá que los físicos a la hora de buscarle una aplicación. Es el caso de esa linterna para moléculas. “Es el mismo tipo de antena, pero el funcionamiento es diferente”, señala Beruete. En este caso, no hay un cable que lleve la onda, ni tampoco las rebota al aire. Parece una antena, tiene el material de una antena, pero no es una antena. “Es más lo que nosotros llamamos un resonador, pero como la forma recordaba a una antena, se les ha llamado así”. Básicamente esa antena minúscula son dos piezas triangulares de metal situadas frente a frente, dejando un hueco del tamaño aproximado de una molécula. “Cuando emitimos hacia este dispositivo una onda, genera en el receptor corrientes que se traducen en lo que llamamos una concentración de campo eléctrico, pero que puede llamarse simplemente luz”. Lo que se forma es un punto de luz muy intenso y si se le acerca una molécula, está quedará muy iluminada. Podría ‘verse’. Lo mejor, además, es que no hace falta utilizar las peligrosas ondas ultravioletas, las que tienen el tamaño de las moléculas. Lo pueden hacer con ondas mucho más grandes e inocuas, en el espectro de los infrarrojos. Como se puede imaginar, esta técnica, que los ingenieros de la UPNA han trabajado sólo en el plano teórico pero que quieren llevar a experimentos, puede ayudar sobre todo a las técnicas de microscopía, a ver lo que antes no podía verse. “También podrían servir en células solares, ya que parte de la radiación que nos llega del Sol es en infrarrojos”. Asimismo, podría utilizarse en biomedicina o seguridad, por la posibilidad de descubrir una sustancia peligrosa que esté en concentraciones muy pequeñas. La técnica, además, puede tener otras utilidades según sea la antena. “Las hay de distintos tipos, como de rectángulos metálicos o de tres brazos. Dependiendo de su geometría, y del material, que puede ser aluminio, oro, plata... su comportamiento cambia”, señala el investigador de la UPNA Víctor Pacheco Peña (El Salvador, 1988). “Es un campo relativamente reciente, que comenzó hacia 2010, y en el que hay mucha actividad. De hecho, ya se están haciendo también antenas nanoscópicas de verdad, que emiten ondas”, añade Beruete, que es el director de la tesis de Pacheco. UN PREMIO INTERNACIONAL Pacheco ganó hace unos días el premio Jóvenes Científicos en el XXXI Simposium Nacional de la Unión Científica Internacional de Radio, celebrado en la Universidad Autónoma de Madrid, por crear un método que evalúa en un tiempo récord el diseño y la respuesta de esas nanoantenas. Habitualmente para medir la eficacia de estas estructuras se dividen en miles de células unidad y para cada una de ellas el ordenador debe resolver unas ecuaciones que determinan su respuesta. “Puede ser una semana de cálculos”, señala Beruete. El método analítico de Pacheco Peña simplifica estos cálculos a una serie de ecuaciones, que el ordenador responde en apenas diez segundos.

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Una 'linterna' para moléculas

Un estudio sobre nanoantenas realizado por ingenieros de la UPNA ha ganado recientemente un premio internacional
Con las técnicas de las antenas, trabajan en un dispositivo capaz de crear un punto de luz que ‘ilumina’ las moléculas

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