Redacción / SomosMass99
Guanajuato, Gto. / Martes 26 de mayo de 2015
“La biología, la química, la ingeniería química y la física, entre otras, son disciplinas interesadas en una parte de la mecánica estadística denominada fluidos complejos en la que especialmente se dan intereses multidisciplinarios”, dijo el doctor Ramón Castañeda de la Universidad de Guanajuato, en cuya División de Ciencias e Ingenierías (DCI) se encuentra el Laboratorio de Síntesis y Caracterización de Materiales Blandos.
Ramón Castañeda trabaja en el área de física conocida como mecánica estadística, área que se empezó a cultivar en 1993 en el entonces llamado Instituto de Física, en el que con el paso del tiempo se dieron importantes procesos de crecimiento con la incorporación de más físicos teóricos.
“La física es una ciencia fáctica”, explica Castañeda, y eso no lo debe perder de vista el físico teórico. Es importante asomarse al experimento y «preguntarle a la naturaleza su comportamiento».
- A partir de 2002 el grupo de físicos teóricos especialistas en la mecánica estadística comenzó a trabajar en la idea de realizar experimentos que iniciaron ya en el Laboratorio de Síntesis y Caracterización de Materiales Blandos.
A partir de esas ideas es que se comenzó a pensar en tener un complemento desde el punto de vista experimental y, con ello, abrir nuevas áreas de oportunidad para los estudiantes, no nada más para contar con un componente teórica sino también un componente experimental, con la intención de tener posibilidades de generar más conocimiento y ofrecer una formación integral a los estudiantes.
Entre los años 2002 y 2004 se gestó dentro del grupo de físicos teóricos especialistas en la mecánica estadística la idea de la componente experimental. En base al trabajo que han realizado estos diferentes teóricos de la física se concluyó que el campo principal en el que se desplegarían las posibilidades de experimentación sería dentro del campo de la materia consensada blanda, término acuñado por el premio nobel francés Pierre-Gilles de Gennes en 1991.
Castañeda explicó que la materia condensada blanda la podemos observar directamente en la vida diaria y en sus numerosas aplicaciones en diferentes aspectos de la sociedad, como lo es la salud y la medicina, en energía e incluso en el campo del petróleo, el energético más importante en la actualidad. Estos materiales son importantes también en áreas relevantes de los procesos de innovación tecnológica en las industrias de la pintura y de los alimentos, como la producción de yogurt, quesos y gelatinas.
¿Qué propiedad interesante y específica se observa en la materia condensada blanda? El investigador afirmó que debido a que sus componentes moleculares son muy pequeñas, del tamaño de 10 veces menor que el grosor del cabello y aun más pequeños, a niveles de nanómetros y micras, se auto-ensamblan, es decir, que bajo ciertas condiciones físicas de temperatura y densidad, entre otras, estos objetos se auto-ensamblan formando estructuras diversas. Esta característica se observa en el queso y la leche, por ejemplo, ya que en su base son casi los mismos materiales pero su comportamiento ante diferentes condiciones los hace comportarse de manera distinta.
La investigación sobre la materia condensada blanda en física no distingue entre la organización de la vida y lo inorgánico, pero si se consideran las condiciones y características que les afectan, entonces se puede estudiar en el mundo vivo desde la célula y el cerebro en productos como los geles y los vidrios, todos ellos conformados por materia condensada blanda.
De ahí que el grupo de investigadores teóricos del cuerpo académico de mecánica estadística de la División de Ciencias e Ingenierías del Campus León se diera a la tarea de trabajar en una propuesta teórico-experimental.
En particular, se comenzó a promover la formación de un laboratorio experimental. El primer aporte que se recibió fue por parte de la propia Universidad de Guanajuato, en 2005, con recursos institucionales que rondaron el monto de los cien mil pesos. De este modo, el grupo de científicos teóricos de la UG se asesoró y colaboró con especialistas nacionales e internacionales para estructurar adecuadamente los componentes del laboratorio.
Más adelante se generó un proyecto de ciencia básica en colaboración con el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT-2008) y se logró montar un dispositivo denominado Dispositivo de dispersión de luz del campo cercano, con el que mediante el uso de la luz se caracterizan las propiedades moleculares de los sistemas coloidales, utilizando fenómenos ópticos para observar cómo se organizan las moléculas en el espacio.
“Los materiales blandos son un elemento común entre los diferentes grupos de investigación de la DCI: los que hacen biofísica, los que trabajan con cultivos celulares (que son materia blanda), los ingenieros que trabajan con biomateriales como el hueso (materia blanda), los físicos que trabajan con óptica cuántica que requieren dispersar la luz con cristales fotónicos (que están hechos de materia blanda) y otros más. De esta forma se pensó en el laboratorio como un espacio que dé servicio a toda la comunidad de la DCI”, comentó Ramón Castañeda.
Actualmente, con un apoyo del CONACYT y la Universidad de Guanajuato dentro de la convocatoria de infraestructura del 2013 se lograron adquirir equipos altamente especializados como el Microscopio confocal AFM-Raman, con el que se hace un barrido en forma vertical para reconstruir tridimensionalmente los objetos observados. Tiene una resolución de 250 nanómetros, tamaño típico de las moléculas que componen varios materiales de la materia blanda.
Con estos y otros componentes computacionales y experimentales se puede caracterizar la materia condensada blanda y obtener todas sus propiedades macroscópicas, que son las que les permite entender cómo se auto-ensamblan las moléculas y comprender los cambios que se producen en la materia blanda a partir de las condiciones termodinámicas a las que está sujeta. De esta forma, los especialistas y estudiantes interesados en estos tópicos se encuentran ahora en posibilidades de realizar la modelación teórica y la experimentación molecular, además de los estudios integrales que les permite modificar y dirigir cambios moleculares en una gran variedad de materiales acordes a las necesidades de la sociedad.
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