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Alejandro Rodríguez-Wong: un genio de la física de las nanomáquinas y los acelerómetros

Apple, acaba de solicitar a la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos la patente de un sistema para proteger los smartphones de los daños por caída con un micro-airbag similar en su efectos equivalentes a los de los automóviles. Como relata  Helga Yagüe en The Inquirer, el mecanismo de la patente solicitada funciona gracias a una especie de cámara fabricada con goma, (o gel, silicona, espuma o cualquier otro material viscoelástico) situada entre el cristal de la pantalla y el resto del dispositivo, que se inflaría si el acelerómetro detecta un inminente impacto contra el suelo. La mayoría de los usuarios de los iPhone ni siquiera sabe que entre otros increíbles tecnologias, el artefacto que  suele llevar en su bolsilo o es su mano incluyen unos micro-mecanismos que se ha dado en llamar ‘acelerómetros’ que dota al iPhone y a otros dispositivo de la capacidad de saber dónde esta el ‘arriba ‘ y el ‘abajo’ -son los responsables pro ejemplo que la pantalla pasa de vertical a horizontal instantáneamente-  y también proporcionan a los dispositivos moviles de otro muchas capacidades, desde las en relaciones nuestro entorno espacial próximo, como las tecnologias ya usadas en dispositivos equivalentes y giroscópicos de mantenimiento del equilibrio en el famoso Segway o incluso para mantener orientada a la Estación Espacial Internacional ISS (capaces de generar un ‘horizontes artificiales’ utilizando algunas estrellas de referencia). Su funcionamiento tiene que ver con el hasta hace poco misterioso el efecto Casimir o las fuerzas de Casimir-Polder, que una serie de genios de la nano-fisica y la matemáticas han acabado por desvelar. Entre ellos esta Alejandro Rodríguez-Wong un joven científico del MIT, hoy también en Harvard, con el que he tenido el privilegio de poder hablar sobre el misterioso efecto Casimir o la fuerzas de Casimir-Polder .

Aunque insignificantes a otras escalas, las Fuerzas Casimir pueden hacer que las partes móviles de las micromáquinas, como la que se muestra aquí, se unan (Foto: Sandia Labs). Estas ‘fuerzas’ son las responsables de la espectacular respuesta de los acelerómetros  a los cambios de posición de dispositivos, por ejemplo, como el iPad y el iPhone.

Alejandro es un investigador nacido en Cuba que graduó en física MIT en solo tres años en 2006. Con veintipocos años ha liderado como investigador principal un innovador trabajo en nanofísica, con aplicaciones decisivas en nanomáquinas. Investiga en física cuántica y el trabajo de un grupo, con él como investigador principal, del Massachussets Institute of Technology. Allí he dialogado con Alejandro sobre sus vanguardistas investigaciones.

En Wikipedia está explicado de una forma muy sintética y pedagógica: el efecto Casimir o la fuerza de Casimir-Polder es un efecto predicho por la teoría cuántica de campos que resulta medible y que consiste en que, dados dos objetos metálicos separados por una distancia pequeña comparada con la de los objetos, aparece una fuerza atractiva entre objetos debido a un efecto asociado al vacío cuántico. Aunque suena muy raro, la aplicaciones de esta fuerzas se han vuelto muy importantes debido a la explosión del uso de las nanotecnologías. En ése ámbito las nonomáquinas no se comportan como el las máquinas y mecanismo a escalas mayores como la de los objetos que vemos a simple vista. Por ello las fuerzas del efecto Casimir se han vuelo importantísimas para la nanoingeniería y la nanomecánica. En la escala nanométrica la intensidad de la fuerza cae rápidamente con la distancia así que es solamente medible cuando la distancia entre los objetos es extremadamente pequeña. En una escala por debajo del micrómetro, esta fuerza llega a ser tan fuerte que se convierte en la fuerza dominante entre dos conductores neutros. Para diseñar nanomáquinas y nanorobots el campo de Alejandro Rodríguez-Wong va a tener y ya tiene muchísimas aplicaciones práctica inmediatas. Por ejemplo este tipo de magnitud de fuerzas tienen que ver con los acelerómetros que hacen que el iPhone cambie su pantalla instantáneamente de vertical a horizontal al girarlo, o que los microespejos de los proyectores digitales funcione correctamente.

La importancia de la física aplicada en al que trabaja Alejandro es importantísima para el diseño e componentes nanotecnológicos. Alejandro nació en Cuba, se fue a EE.UU. con 13 años y me cuenta que su familia siempre le incluyó el amor la ciencia. “Desde que vine a EE.UU., me enamoré de la física y, desde segundo año de secundaria, creo, ya decidí que quería venir al MIT. Me gradué aquí e interactué mucho con mis profesores con los que ahora estoy trabajando. Por eso estoy ahora investigando en este nuevo tipo de física que es en parte computación y en parte física teórica. En esa confluencia o intersección estoy trabajando”.

Alejandro Rodríguez-Wong en su despacho del MIT

Me cuenta algo muy interesante de porque ha acabado trabajando en las fuerzas que controlan las nanomáquinas: “Yo comencé mi carrera en el MIT enamorado de la teoría de al relatividad general, de la cosmovisión que significaban las teorías de Einstein pero, resultó que en el MIT hay un ecosistema de conocimiento muy pragmático, muy práctico. Aquí hay muchos teóricos, la parte teórica es fortísima. Pero también las personas que te rodean siempre estén pensando en aplicaciones prácticas, en que hará las industria y las empresas con lo que estas trabajando y en como ayudará a la sociedad de modo práctico lo que esta investigado. Ese tipo de pensamiento es que me hizo penae en la mecánica cuántica, en el mundo nanoscópico, como una fuente desde donde de una forma mas directa, mas práctica puedo ayudar a la sociedad”.

Le pido que me hable de su trabajo de forma que lo podemos comprender y me dice: “imagina que dos objetos neutros –sin carga electromagnética- en el vacío se atraen, y en cierta escala esa atracción esta originada por fuerzas algo misteriosas, en el sentido de que no son explicadas fácilmente por las leyes clásicas. Eso ocurre porque el campo electromagnético penetra en el vacío. El vacío no es vacío, no es la nada. Y dentro el vacío también hay energía. A este tipo de energía difícil de describir, lo científicos les llaman ‘fotones virtuales’, que no son tan virtuales ya que poseen ramificaciones físicas, porque puedes observar su efectos. Se les llama ‘virtuales’ porque sus explicación viene del Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Una de las formas mas comprensibles de explicar el mundo nanofísico es que a esa escala nada esta fijo, hay mucho caos, siempre esta cambiando. Y las cargas nanoscópicas que tiene esas ‘particulas virtuales’ interactúan entre si según las leyes de la mecánica cuántica”. “Las fuerzas Casimir, que estamos estudiando, han sido medidas en mas de 20 experimentos. A media que las tecnología se va miniatutizando y vamos disminuyendo el tamaño de las dispositivos, estas fuerzas van tomando un valor mas prominente. Hay ahora en estos momentos máquinas electrónicas, micromáquinas, que se bloquean, que no funcionan como tiene que funcionar por la existencia de esta fuerzas y otra fuerza electromagnéticas de esa misma escala. Esas fuerzas no tienen que ver con la gravedad sino con los efectos de las fuerzas cuánticas y son decisivas para el funcionamiento de los microdispositivos. Sus efectos están inpactando en muchas de la microtecnologías que esta saliendo y ya se están fabricando”. Por ello el campo aparentemente muy teórico de Alejandro es urgido por la industria de la fabricación electromecánica que ya esta fabricando a esas escala tan pequeñas los dispositivos que usamos ahora como el los teléfonos móviles inteligentes o microdispositivos en las cadenas de fabricación o en los hospitales.  “Sí, eso es –dice Alejandro-, las cosas que a veces parece ser las menos importantes, de pronto, son las mas decisivas y revolucionarias en la práctica. En esos momentos la relatividad general de Einstein está en los iPhone, el Seagway, el iPad, en todo los satélites que hay en el mundo y en muchas tecnologías que usa muchísima gente, desde los ordenadores a los aparatos para ver el interior del cerebro”.

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Un síntesis de este artículo se publicó en el Suplemento Innovadores de El Mundo el 21 de junio de 2010.

 

Sunday, November 20th, 2011

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