Construye microscopios de efecto túnel, a la par de su trabajo como investigador

Como un trabajo paralelo a sus labores de investigación, el doctor José Valenzuela Benavides, investigador del Centro de Nanociencias y Nanotecnología (Cnyn), ha construido tres microscopios de efecto túnel —capaces de analizar materiales a nivel atómico— y trabaja en el diseño de un cuarto instrumento de este tipo.

Dos de los tres microscopios están ya en uso en el Laboratorio de Estructura de Superficies del Cnyn, en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), campus Ensenada.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el investigador explicó que el tipo de microscopios que ha construido consta de dos partes: el cabezal del microscopio —que es la parte que ha construido— y la unidad computarizada de control; ambas partes son indispensables para que el instrumento funcione.

Apuntó que los microscopios que ha construido no son diferentes a los que se encuentran disponibles a nivel comercial, excepto por sus costos, ya que logra obtenerlos con cinco o 10 por ciento de la inversión que implica adquirir un instrumento de este tipo, lo que ha beneficiado a instituciones como la Universidad de La Habana, en Cuba, a la que donó su tercer microscopio.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cómo nace su interés por la construcción de microscopios?

José Valenzuela Benavides (JVB): Cuando hice mi doctorado en física de materiales en CICESE fue cuando me empecé a involucrar con el microscopio de efecto túnel, este microscopio se inventó por allá de 1980-1981.

En 1987 empezaron a salir los primeros microscopios comerciales, una empresa comenzó a comercializarlos y uno de esos instrumentos, recién salido de la fábrica, llegó aquí al Cnyn, el NanoScope I.

Ese fue mi primer encuentro con ese tipo de microscopios y tuve la fortuna de que ese instrumento me lo asignaron y así es como empecé a conocerlo, me atreví a abrirlo y ver cómo estaba.

AIC: ¿Cuándo construyó el primer microscopio?

Punta metálica de tungsteno que utiliza el microscopio de efecto túnel acercándose a una superficie de grafito. Crédito I. Gradilla

JVB: Para 1992, que empecé con mi tesis de doctorado, me propuse construir un microscopio de este tipo, de efecto túnel, pero que trabajara en ambientes de ultraalto vacío, esto es dentro de una cámara de acero inoxidable donde las presiones son muy bajas.

Un instrumento que trabaja bajo esas condiciones tiene la ventaja de que si hay muy pocas moléculas adentro puedes limpiar una superficie y esa superficie se mantiene limpia por horas, lo que te permite estudiarlas, observarlas.

Pensé que sabiendo cómo funciona podría construirlo, tenía nuestro taller mecánico, sabía de electrónica y así fue como empecé, además habiendo construido uno puedes construir dos, tres o cuatro.

AIC: ¿Cuánto tiempo le tomó la construcción de este primer microscopio?

JVB: Alrededor de tres años. Para 1995 ya estaba funcionando el primer instrumento, son tres en total, el primero es el que funciona en ultraalto vacío y luego construí otro que funciona en un ambiente electroquímico, prácticamente dentro del agua.

AIC: ¿Qué capacidad tiene un microscopio electroquímico?

JVB: En un ambiente electroquímico puedes controlar las reacciones químicas que se llevan a cabo en la superficie, si tienes una solución que tiene iones metálicos, puedes controlar la manera en que estos se depositan en la superficie y puedes removerlos también solamente moviendo un voltaje en el microscopio.

Entonces si haces eso y tienes una punta del microscopio observando lo que está ocurriendo en la superficie, tienes la ventaja de controlar la reacción y simultáneamente observar los cambios en la superficie, este fue el segundo que hice, el microscopio electroquímico.

AIC: ¿Cuál fue el tercer microscopio?

JVB: El tercero que hice fue un microscopio que funciona en aire, ese es el más sencillo de todos, fue construido para la Universidad de La Habana porque un grupo de investigadores que colabora con nosotros me propuso construirles un instrumento para que ellos pudieran empezar a hacer sus investigaciones allá y se lo llevaron, en 2010.

Ahora ese grupo de colegas me está pidiendo que les haga un microscopio electroquímico, porque quieren incursionar en ese tipo de estudios.

AIC: ¿Existe alguna diferencia entre los microscopios que ha construido y los disponibles a nivel comercial?

JVB: Construirlos aquí sale cinco o 10 por ciento de lo que costaría comprarlos y tienen un costo aproximado a los 100 mil dólares.

AIC: ¿Hay alguna diferencia entre los primeros microscopios que construyó y el que diseña actualmente?

JVB: Ahora estoy construyendo otro microscopio para la Universidad de La Habana, es electroquímico también, como el que ya hice, pero el diseño es distinto, la geometría es diferente pero el principio de funcionamiento es el mismo. Estoy intentando hacer algo más práctico, no tan voluminoso.