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Instrumentación y materiales, alianza estratégica

​​​​​En el laboratorio de Instrumentación y Espectroscopia de EAFIT dos mundos caminan paralelos y de la mano: entender propiedades de la materia y desarrollar instrumentos para conocerlas, medirlas y manipularlas. De este diálogo surgen aplicaciones innovadoras.

 

​Álvaro Andrés Velásquez, del grupo de investigación Electromagnetismo Aplicado, busca elaborar diminutas estructuras con respuesta magnética altamente sensible para desarrollar sensores magnéticos potentes.​
​Ana María Jaramillo Villegas
Colaboradora / Infraestructura​

Primero fue solo la piedra. Luego vino el cobre, el bronce, el hierro... Hoy se cuenta plásticos, vidrios y celulares. El progreso de la humanidad ha estado acompañado siempre de materiales con los que ha construido su entorno. 


En la actualidad, los materiales magnéticos son una promesa para la industria electrónica e informática, la que requiere miniaturizar cada vez más los componentes de sus equipos, y lograr mayor capacidad de almacenamiento y velocidad de procesamiento de la información. 


Conocer cómo la estructura interna determina las propiedades de un compuesto ha sido vital para el mundo de las nuevas aplicaciones. Pero para escudriñar en la naturaleza de los fenómenos ha sido necesario desarrollar instrumentos específicos para cada experimento.


Como en todas las áreas de la ciencia, la de los materiales llegó también a la escala de lo diminuto. La meta del investigador Álvaro Andrés Velásquez, del grupo de investigación en Electromagnetismo Aplicado, es elaborar diminutas estructuras con respuesta magnética altamente sensible para desarrollar sensores magnéticos potentes. 


Pero, ¿cómo llegar a conocer, medir y manipular algo sin depender de la tecnología del exterior? 


Este fue el primer reto: desarrollar una parte importante de los instrumentos necesarios. Para el profesor, la idea es ganar independencia respecto a esos grandes monopolios que fijan precios e imponen condiciones sobre el costo y el acceso a instrumentación científica para la caracterización de materiales. Pasar de ser simples consumidores de tecnología a protagonistas de su desarrollo. 


En esta búsqueda, el laboratorio de Instrumentación y Espectroscopia ha implementado diversos sistemas para medir magnitudes físicas, químicas y biológicas. Si hay algún fenómeno natural que se pueda convertir en una señal eléctrica, ahí hay un instrumento por desarrollar. “El reto –explica– es que la medida sea lo más limpia posible”. Y si se puede automatizar y acceder a los resultados remotamente, mucho mejor. 


En estos cinco años, el grupo ha implementado sistemas biomédicos, como bombas para la administración de medicamentos, instrumentos para evaluar la presencia de compuestos de hierro en los materiales, sistemas de acondicionamiento de señal para detectores de radiaciones ionizantes, transductores de velocidad electromecánicos, reactores de recubrimiento por inmersión programada, electroimanes potentes, sistemas de adquisición de datos de propósito general, automatización de medidas con equipos de medida programables, entre otros. 


También ha logrado implementar laboratorios remotos para realizar experimentos que se pueden monitorear y controlar desde un sitio lejano, es decir, no solo observar qué pasa sino poder actuar sobre el experimento. En lugar de mover perillas en los equipos del laboratorio, estos reciben órdenes remotamente desde un computador. “Simplemente a través de un portal web le enviamos instrucciones a esos instrumentos y ellos responden, aplican señales sobre el experimento y obtienen una respuesta”, explica el investigador. Este desarrollo es fundamental, por ejemplo, en telemedicina. Un cirujano puede hacer una intervención desde Medellín a un paciente de un pueblo, sin desplazarse hasta allá. 


Actualmente los instrumentos de medida que desarrolla el laboratorio son utilizados por un público especializado, científicos y la empresa privada. 


Claro que no cualquier instrumento se puede desarrollar. Eso depende del alcance. Cuando el grupo recibe una solicitud debe evaluar, con un estudio previo, si es viable o no. “Hay tecnologías –dice Velásquez–que no están disponibles de manera abierta. Por ejemplo, puede suceder que se necesiten bandas de frecuencia de uso reservado para las fuerzas militares. O tecnologías que por sus costos elevados se nos hacen inaccesibles o que solo se las desarrollan a ciertos laboratorios o firmas que guardan sigilo de propiedad intelectual”.


Ahora, dentro de los materiales 

Mientras la línea de trabajo en desarrollo de instrumentos de medición avanza, el laboratorio comienza a internarse en el mundo de la nanotecnología. 


Primero se elaboró instrumentación importante para caracterizar los materiales y, ahora, la meta es cómo implementarlos en el desarrollo de dispositivos funcionales de sensado que hacen uso de nanoestructuras magnéticas. 


Para el investigador la relación es clara: “si no hay instrumentos para caracterizar, no es posible saber si mi material cumple o no las especificaciones para las cuales fue desarrollado. Y si no tengo el material tampoco puedo desarrollar tecnología, porque esta se basa en los nuevos materiales. Cada sensor que sale al mercado tiene como base fundamental un material que responde a ciertos estímulos”. 


Lo que se busca es tratar de mejorar las propiedades de los materiales para que satisfagan las exigencias que tienen algunos experimentos. En el caso de los materiales magnéticos se trata de hacer imanes y sensores magnéticos cada vez más pequeños, pero con un poder de imantación y sensibilidad cada vez mayor. Estos tienen, entre otras aplicaciones, las bocinas de automóviles, la robótica, la industria y los sistemas de almacenamiento y lectura de información en forma magnética. 


El laboratorio busca desarrollar materiales magnéticos para aplicaciones en la nanoescala, es decir, que en una región más diminuta del espacio se pueda almacenar mayor momento magnético. Si no fuera por avances como este no se hubiera llegado a la era del terabyte con discos duros de un tamaño increíblemente pequeño para la cantidad de información que guardan. 


Cuanto más diminuta se pueda hacer una partícula magnética, se abren nuevos campos para su aplicación. En la actualidad se experimenta, por ejemplo, cómo suministrar, a través de partículas magnéticas en suspensión, medicamentos de control para el cáncer sin afectar todo el cuerpo. El medicamento puede ser transportado con un imán​ –que está por fuera del cuerpo– por estas partículas hasta el lugar exacto del tumor.


Pero la aplicación en el mercado no llega de un día para otro. El ciclo que hay que recorrer desde la investigación básica hasta la puesta en el mercado de un nuevo producto es largo y dispendioso. 


Por ejemplo, un instrumento para la venta, como un celular, parece una caja negra a la que simplemente hundimos un par de botones para llamar. 


Sin embargo, el instrumento no es solo su uso, existe un proceso altamente exigente detrás de cada dispositivo antes de su explotación por el usuario final. Un proceso que involucra la materialización de algún concepto físico, químico o biológico, para convertirlo en un prototipo que, posteriormente, debe ser evaluado –caracterizado por diferentes técnicas con instrumentos desarrollados para cada una– y, finalmente, avalado para su uso dentro de ciertas condiciones ambientales y cuya funcionalidad es satisfactoria para el usuario. 


Detrás de cada innovación tecnológica existe un alto componente de trabajo interdisciplinario en el que participan investigadores que trabajan en áreas como la física del estado sólido, la mecánica cuántica, la síntesis y caracterización de materiales, la ingeniería electrónica, la biotecnología y la bioingeniería. 


El conocimiento avanza lento, pero la Universidad sabe que la apuesta vale la pena y que dando apoyo a los proyectos que involucran ciencia básica se puede avanzar en el camino de la transformación social y el desarrollo tecnológico que tanto necesita el país.

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Última modificación: 06/03/2017 13:33