Excelenciencia

Luz para la ciencia top

Xavier Pujol Gebellí

INNOVACIÓN     |    INSTALACIONES CIENTÍIFICAS    |    06/07/2015

La gran instalación Alba se está consolidando como una fuente de luz sincrotrón plenamente consolidada pese a su juventud. En poco tiempo, apenas tres años desde la primera convocatoria pública de experimentos en 2012, ya han pasado por Alba más de 2000 investigadores oficiales, con una demanda que dobla la que puede asumir. Semejante nivel de actividad evidencia cuán útil es un instrumento de semejantes características para una comunidad científica e industrial que plantea experimentos cada vez más sofisticados en busca de respuestas igualmente cada vez más detalladas. De obtener o no estas respuestas depende muy a menudo la posibilidad de formar parte de la selecta ciencia que se mueve en la frontera del conocimiento.

Una prueba de ello son los resultados inesperados obtenidos por Jordi Llorca y su equipo en el estudio de superficies de catalizadores. En un trabajo publicado en Science a fines de 2014, el investigador del Instituto de Técnicas Energéticas de la Universidad Politécnica de Cataluña y director del Centro de Investigación en Nanoingeniería de la misma universidad, describe por vez primera qué ocurre en la superficie de un catalizador durante la reacción química. No antes o después como es común. "Los resultados que obtuvimos gracias al sincrotrón fueron sorprendentes”, cuenta. O lo que es lo mismo, imposibles de obtener mediante otras técnicas.

Un grupo de 120 usuarios reunidos recientemente por el Sincrotrón Alba para evaluar el uso y el potencial de sus distintas líneas de luz, comparten valoraciones similares pese a trabajar en ámbitos claramente diferenciados. Biología estructural, materiales avanzados, alimentación o energía, son algunos de ellos. Aunque la distancia que los separa es importante, comparten la necesidad de dar un salto cualitativo en sus investigaciones. Es aquí donde la coincidencia es alta: las líneas de luz sincrotrón añaden precisión, mayor resolución y, e muchos casos, una nueva visión a sus experimentos.


El reto de publicar

La combinación de los tres atributos citados, en su justa medida, aportan un plus de competitividad. Al menos, así lo percibe Jordi Llorca. "Sin esta facility nuestro trabajo no habría sido posible”, expone. El investigador se refiere al aumento del nivel de capacitación que se deriva del uso de la luz sincrotrón. "En la Universidad Politécnica de Cataluña disponemos de la técnica adecuada para este tipo de estudios, pero los resultados quedan varios órdenes de magnitud por debajo del sincrotrón”.

Jordi Llorca: «En nuestra instalación podemos ver en qué estado se encuentra la superficie antes de la reacción química y justo después (...) y ver lo que ocurre durante la reacción y a distintas profundidades... Es la primera vez en el mundo que alguien lo logra.»
Su técnica es la espectrometría de fotoemisión de rayos X (XPS) aplicada al análisis de superficies. En su caso, de cómo se produce una reacción catalítica a escala nanométrica entre partículas metálicas y un gas. "En nuestra instalación podemos ver en qué estado se encuentra la superficie antes de la reacción química y justo después”, de modo que es posible valorar hasta qué punto sufre modificaciones.

Esta misma técnica medida por luz sincrotrón, que es lo que ofrece la línea Circe del Sincrotrón Alba, permite ver lo que ocurre "durante” la reacción. No solo eso. Manipulando el nivel de energía, es posible efectuar esta observación a distintas profundidades, lo que en el experimento de Llorca significa en capas atómicas adyacentes. "Es la primera vez en el mundo que alguien lo logra”, exclama.

"Los resultados que obtuvimos son realmente sorprendentes”, prosigue, "por lo que vamos a iniciar una segunda fase” de este experimento. La sorpresa saltó al constatar lo que en buena lógica puede parecer una obviedad: las nanopartículas metálicas y el soporte donde se anclan interaccionan condicionando la reacción química. Esto es, que el soporte, por más que se pretenda en los modelos de investigación que sea neutro, no lo es en absoluto, hay movimiento de átomos que pueden condicionar el resultado de la reacción. El conjunto es lo que mereció su publicación en Science.


Usos en energía

Es esperable que los cambios que se dan en la superficie del catalizador tengan consecuencias en aplicaciones concretas. El óxido de cerio, el soporte empleado en el experimento (habitual en los catalizadores de automóviles), es más que probable que interaccione con las nanopartículas de rodio y paladio que completan el sistema. La alteración de las mismas puede restar eficacia al catalizador, un extremo que ahora debería comprobarse y, si es así, intentar mejorarlo. "Si se trata de un fenómeno generalizado, podría intentarse abaratar su coste y reducir aún más la emisión de gases” de los motores de combustión. Dicho de otro modo, "podría hacerse un diseño más racional de los catalizadores”.

"El hidrógeno es fantástico pero no es una fuente de energía sino un vector energético”, por lo que debe ser generado y para ello se precisa energía. Su sueño, y el de otros muchos investigadores, es desintegrar el agua, "descomponerla”, pero con un coste energético razonable, cosa que hoy no ocurre. "Todavía estamos lejos del objetivo”, admite, "pero soy optimista, hemos avanzado ya mucho”.



Reunión de usuarios

El pasado mes de junio, más de 120 usuarios de fuentes de luz sincrotrón se reunieron en las instalaciones del Sincrotrón Alba con el objetivo de dar a conocer su experiencia y valorar el uso de equipamientos de estas características. En opinión de los expertos consultados, el acceso a una instalación de estas características supone un "reconocimiento”, puesto que añade valor a las investigaciones y otorga una "cierta singularidad” que vincula cada uno de los experimentos con la ciencia de frontera y, por consiguiente, con la más competitiva a nivel internacional.

Justamente por este motivo, obtener el reconocimiento de la comunidad científica en forma de publicación en las grandes revistas internacionales, aunque no se trate de un paso obvio, sí que forma parte de una lógica determinada que, a la postre, marca igualmente el nivel de calidad del equipamiento, sus líneas de luz y los criterios de selección de experimentos por parte de su comité de expertos.

Jordi Llorca, autor junto con su equipo del primer Science surgido del Sincrotrón Alba, señala ambos factores, la instalación y el diseño del experimento, como un baremo de calidad. "Es una herramienta tan potente y sofisticada que una simple nota desafinada provoca que no funcione nada”, reflexiona. "Obtener buenos resultados es motivador y te allana el camino para formar parte de la ciencia top”, cierra.


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Xavier Pujol Gebellí

Periodista

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