Todo es según el cristal fotónico con que se mire
Marcos de aluminio de colores que varían según el ángulo de donde se los observe, objetos de diseño, pantallas LED, filtros de fibra óptica -claves para la comunicación-, son algunos de los posibles usos de este desarrollo que está poniéndose a prueba en la primera planta piloto de nanotecnología para el tratamiento de superficies en la Argentina.
Suele decirse que todo es según el cristal con que se mire, y si se trata de cristal fotónico, el efecto es sorprendente. Si fuera usado en la construcción permitiría ver el frente de un edificio verde o naranja según el ángulo donde se ubique el observador. Este producto fue diseñado por un joven equipo de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA y, a diferencia de lo que existe en el mundo, puede producirse a muy bajo costo y en mucho menor tiempo. Pero esto no es todo, este desarrollo de laboratorio será puesto a prueba a escala industrial en la primera planta piloto de nanotecnología de la Argentina.
“Un joven universitario, quien hace su segundo año de química, por curiosidad encontró que los chinos hacían una estructura con unos colores muy vívidos y él descubrió que lo podía hacer no en dos días sino en una hora. Con el tiempo fuimos entendiendo cómo se hacía ese proceso, cómo se lograban esos colores y ahora estamos tramitando una patente. Se trata de un cristal fotónico de aluminio anodizado”, resume Ernesto Calvo, director del proyecto, y del Grupo de Electroquímica Molecular del INQUIMAE (UBA CONICET), en el Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física de Exactas UBA, e invita a Leandro Missoni, estudiante de 22 años, a contar su hallazgo.
“Los cristales fotónicos se hacen por procesos químicos o físicos muy costosos y complejos. Son objetos de colores estructurales que también existen en la naturaleza, por ejemplo, en las alas de mariposas o en ópalos. Nosotros logramos desarrollar un proceso muy barato y que demanda poco tiempo, además de ser viable desde el punto de vista industrial”, señala Missoni, personal técnico del Instituto y ahora estudiante de licenciatura en Exactas UBA.
Desde la Planta Piloto de Anodizado de Aluminio Funcional, su director Franco Ojeda, destaca: “Esta nueva técnica es revolucionaria ya que además de darle protección al metal (aluminio anodizado), le provee color gracias a estas estructuras (cristales fotónicos)”. No deja de mencionar, entre una larga lista de las ventajas, que se trata de “un producto final fácil de obtener”, que “se puede lograr cualquier color del espectro visible (tradicionalmente solo se logran colores en la gama de los bronces) con la particularidad de que éste cambia con el ángulo”; y es “factible de aplicarlo a nivel industrial, utilizando los mismos productos y materias primas que se usan actualmente”. ¿Sus aplicaciones? “Serían en perfiles para estructuras edilicias, arquitectura moderna, objetos de diseño, pantallas LED, entre otras”, enumera el ingeniero químico Ojeda.
En Mataderos cobra vida el proyecto FS-Nano 07 del Fondo Sectorial de Nanotecnología del MINCyT, llevado a cabo por un consorcio público-privado en el que participan: CONICET, CNEA, Laring, Lanxess. “Esta planta piloto, primera en su tipo en el país, permite llevar a escala industrial los desarrollos de laboratorio alcanzados en INQUIMAE y, a una empresa pyme argentina, le posibilita innovar en tecnología en el país y competir con empresas extranjeras. La idea –destaca Calvo- es poner el aparato científico al servicio de empresas nacionales que no tienen capacidad para hacer ciertos desarrollos y deben competir en el mundo con firmas que poseen recursos humanos y físicos como plantas pilotos para hacerlo”.
Bajo la lupa
Cómo funciona, por qué, qué pasa cuando cambia determinada variable y todas las preguntas que se pueden ocurrir son probadas una y otra vez en el laboratorio para conocer a fondo las propiedades del cristal fotónico. “Si entiendo un proceso, luego puedo modificarlo y proyectar nuevas aplicaciones”, señala Calvo, investigador del CONICET.
“Desde el punto de vista físico pudimos comprender cómo funciona”, señala la doctora en física, María Luz Martínez Ricci, integrante del Laboratorio de Superficies y Materiales Funcionales, al tiempo que destaca algunos de las posibles aplicaciones de este cristal fotónico. “Como es una coloración estructural resulta distinta a la pintura. No se rompe, no se erosiona y tiene muchos usos ya que puede servir de coloración de iPads, marcos de anteojos, o cosas más simples como objetos de diseño; así como si algún arquitecto osado quiere, se pueden hacer marcos de puertas y ventanas de colores que cambien según el ángulo de donde se mire”. Además, no sólo es darle color, sino que además es factible dibujar o diseñar con el sistema de nanoprinting.
María Luz Martínez Ricci, Leandro Missoni y Ernesto Calvo.
¿Cómo se produce este cristal fotónico en aluminio anodizado? “El óxido de aluminio crece solo al aire. Leandro (Missoni) le saca ese óxido que nace espontáneamente, y le hace crecer otro de modo bien controlado, que es transparente y muy finito”, relata Calvo.
Por su parte, Missoni añade: “Nosotros hacemos óxido de aluminio poroso. Es muy parecido al vidrio, en cierto sentido, pero en vez de ser un bloque, posee agujeros que hacen variar una propiedad óptica, el índice de refracción. Apilando periódicamente capas de distinto índice de refracción se obtiene el cristal fotónico de aluminio coloreado”. Al dominar desde el laboratorio este conocimiento, los científicos son dueños del color y saben qué cambiar para lograr el tono buscado.
“La estructura fotónica rechaza uno de los colores y deja pasar a todos los otros. Luego se coloca un fondo negro para evitar que los otros se reflejen en el aluminio. Entonces, por ejemplo, si rechaza el anaranjado, se verá anaranjado”, explica Calvo.
Otro de sus usos de importancia, plantea Calvo, es como “filtro de fibra óptica porque puede dejar pasar una longitud de onda y no otra. En comunicaciones esto es muy importante”.
Numerosas posibilidades a la vista presenta este desarrollo desde el laboratorio llevado a escala en la planta piloto. “Con este logro las empresas pueden salir al mercado mundial con un desarrollo propio. El valor de este conocimiento es inmenso”, concluye Calvo.
