Polytechnique Montréal recibe la sonda atómica tomográfica más potente

Polytechnique Montréal se convirtió en la primera instalación en recibir la sonda atómica tomográfica más potente de América del Norte.

Este microscopio permite a los investigadores identificar la composición de una muestra átomo por átomo, pero también mapear con precisión la ubicación de cada átomo.

Las posibles aplicaciones prácticas son numerosas, desde el desarrollo de nuevos tratamientos para la osteoporosis hasta el diseño de trenes de aterrizaje más robustos.

“No estamos simplemente jugando al Lego con átomos”, afirmó el profesor Oussama Moutanabbir del Polytechnique Montréal. “Si queremos entender la posición de los átomos, no es sólo por el placer de hacerlo, sino para entender el rendimiento de un material y por qué se degradará”.

La sonda atómica Invizo 6000 analiza la composición atómica de una muestra eliminando sus átomos uno por uno para generar una imagen tridimensional del objeto con un nivel de detalle sin precedentes.

Un espectrómetro de masas integrado identifica no sólo la naturaleza de cada átomo, sino también su forma isotópica. La herramienta es tan sensible que reconoce los átomos más pequeños, incluso el hidrógeno y el litio.

El microscopio podría permitir el desarrollo de materiales avanzados para aplicaciones en tecnologías de la información cuántica: nanoelectrónica, optoelectrónica, conversión y almacenamiento de energía, aleaciones metálicas para el sector aeroespacial, tecnologías biointegradas y biomateriales.

La tecnología también permite considerar el diseño de nuevas generaciones de semiconductores y materiales cuánticos sensibles a las variaciones atómicas y a las impurezas.

Además, el dispositivo allana el camino hacia una mejor comprensión de las estructuras finas, como mirar el interior de tejidos biológicos como los huesos.

La adquisición de este dispositivo se inició hace siete años y finalmente requirió una asociación entre la Universidad de Montreal, la École de technologie supérieure, la Universidad McGill y la Universidad de Sherbrooke para recaudar millones de dólares.

Las muestras que analiza la sonda son unas 1.000 veces más pequeñas que un cabello humano. Cortados en forma de agujas, se congelan a una temperatura de -230 grados centígrados y se someten a un intenso campo eléctrico. Luego, los pulsos de un láser “eleven” los átomos a la superficie para que puedan ser analizados.

“Estos intensos campos eléctricos hacen que los átomos de la superficie se suelten”, explicó el profesor Mouttanabir. “Luego se necesitan unos cientos de pulsos (de láser) para arrancar el átomo, y una vez que se arranca el átomo, será impulsado hacia el detector”.

El tiempo que tarda el átomo en llegar al detector permite a los investigadores determinar su masa e identidad química. El lugar donde el átomo golpea el detector les permite calcular dónde estaba en la superficie de la muestra.

El dispositivo ya ha producido resultados, como una muestra de meteorito que analizaron el profesor Mouttanabir y sus colegas.

“Descubrimos que el meteorito es anterior a la creación del sistema solar, por lo que tiene más de cinco mil millones de años”, afirmó el investigador.

Uno de los colegas de Mouttanabir está trabajando, en colaboración con la industria, en el desarrollo de la próxima generación de escáneres de rayos X.

Para detectar cánceres lo antes posible, dijo, se necesitan detectores muy eficientes, y un elemento clave de esa eficiencia es la homogeneidad a nivel atómico de los materiales utilizados para las exploraciones de rayos X.

El nuevo dispositivo, dijo Mouttanabir, nos permite “ver dónde están colocados los átomos, y su posición y distribución dictarán el rendimiento de los detectores”. Y si el material utilizado es más uniforme, se necesitarán menos rayos X para lograr el mismo resultado, afirmó.

“También es importante para todo lo relacionado con la seguridad”, añadió el profesor Mouttanabir. “Pronto, en los aeropuertos tendremos detectores (tan eficientes) que ya no necesitaremos vaciar nuestras maletas”.

–Este informe de La Presse Canadienne fue traducido por CityNews