Mesures megatendentes per a la nanoinvestigación

2009/05/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Arkitektura
• Nanoteknologia
• Ikerketa-zentroak

(Foto: Galeria fotogràfica)

Treballar en la nanoescala és treballar en una escala a mesura d'àtoms i molècules. En aquesta escala, la interferència més mínima pot ser molt molesta, i les vibracions, la radiació electromagnètica, etc. tenen una gran influència. És de suposar que si per a aquesta mena de recerques fos necessari construir un edifici el farien en el lloc més extraordinari possible, el més allunyat possible de fonts que puguin causar interferències.

No obstant això, CIC nanoGUNE, el centre de recerca que ha nascut per a ser un referent en nanociència i nanotecnologia, ha superat totes aquestes dificultats, situant a Sant Sebastià en ple centre. Igor Campillo, director de comunicació de CIC nanoGUNE i responsable de l'agència nanoBasque, ens explica per què no es van allunyar de la ciutat: "una de les principals raons va ser que la seva presència al campus d'Ibaeta facilitaria l'acostament d'investigadors al nanoGUNE. De fet, des del principi hem pretès realitzar una recerca bàsica i proveir d'investigadors universitaris i estudiants de doctorat".

A canvi, han hagut de fer front als inconvenients que suposa la seva ubicació dins de la ciutat, com la vibració de l'intens trànsit de l'Avinguda de Tolosa, els camps magnètics que generen els motors, les xarxes elèctriques i el canal que passa al costat de l'edifici, etc.

Per a poder dur a terme correctament l'obra, sabien que havien de protegir l'edifici de totes elles. En el procés de construcció es va tenir en compte en tot moment. De principi a fi. Campillo ens ha ensenyat les excepcionals cavitats de l'edifici que no té res especial des de fora.

Igor Campillo ens ha explicat les mesures que es van prendre per a donar resposta als requeriments de la recerca en nanoGUNE.

Fotografia

Des de la base

En primer lloc, la ubicació definitiva de l'edifici en el terreny que la universitat els va proporcionar. Van localitzar en quin lloc del terreny es trobava el menor grau d'interferència des del punt de vista de les vibracions i els camps electromagnètics, on es van situar. No va ser en el lloc que tenien previst però, segons ens ha explicat Campillo, "es va donar prioritat a la funcionalitat, el que va donar lloc al redissenyo de l'edifici".

Es van allunyar uns vint metres de la carretera. "Sembla que és poc, però és suficient per a notar la diferència de vibracions, ja que el nivell de vibració disminueix molt ràpidament a mesura que s'allunya de l'aixeta", ha dit Campillo.

Una vegada assentada la ubicació, es va procedir a la preparació de l'edifici des dels fonaments per a la correcta realització de la recerca en el seu interior. En primer lloc, es van construir dues plataformes que no es toquen entre si, una per a laboratoris amb exigències especials i una altra per a la construcció d'un aparcament. Així, la vibració dels vehicles en l'aparcament no arriba a la zona experimental a través de la plataforma de formigó.

Cràter realitzat per arc elèctric en una capa de nanofrío de carboni, ampliat en 16.000 ocasions mitjançant un microscopi electrònic d'aportació. En aquesta escala tenen gran influència les interferències més petites.

Stephen Lyth

La plataforma sota els laboratoris no és de qualsevol tipus. Es tracta d'una llosa de formigó de 1.500 metres quadrats de gruix de metre i mig, amb un sistema de pilotis per sota. Els pilotis garanteixen l'estabilitat de la llosa i el seu aïllament vibratori. Per a això, van analitzar detalladament la disposició geomètrica dels pilotis. A més, els laboratoris es van construir en el subsòl, ja que les vibracions són menors que arran de terra.

Aïllat també d'interferències internes

Protegir d'interferències externes no és suficient per a centres sensibles com el CIC nanoGUNE. Per descomptat, els laboratoris necessiten sistemes de ventilació, caixes elèctriques, canonades d'aigua calenta i freda, etc. Uns altres compten a més amb bombes de buit, bombes d'aire comprimit i altres equips. "Tots són imprescindibles i tots provoquen soroll o vibració, i aquestes interferències poden causar un gran mal experimental", ha dit Campillo.

Per tant, van buscar la manera d'evitar la influència de les interferències generades internament. "Construïm les instal·lacions denominades passadissos de servei al costat de les sales d'experiments, on incloem tots els instruments que generen interferències. Aquestes cel·les es troben en una llosa flotant, és a dir, en una petita llosa que no toca la plataforma principal. A més, hem penjat del sostre els aparells que provoquen grans vibracions perquè la vibració no arribi als laboratoris", explica Campillo.

A l'hora de determinar la ubicació dels laboratoris es van basar en el grau de vibració de cada racó de l'edifici, ja que no tots tenen el mateix nivell d'exigència. Per exemple, el laboratori més sensible és el laboratori de microscòpia electrònica. Ho van situar en l'extrem més allunyat de la carretera, el racó més aïllat. I a més van adoptar mesures especials. "Per exemple, col·loquem murs dobles entre les habitacions i entre aquestes i el passadís de servei, i les portes són especials per a protegir-se del soroll. A més, en la zona més sensible es diferencia la sala d'experimentació de la sala de control experimental. Així, la vibració i la calor que produeixen els treballadors en caminar o parlar no afecten l'experiment", ha dit Campillo.

En aquest espai es troben, d'una banda, revistes científiques, monitors, pissarres, etc. i, per un altre, sofàs, cadires de bars, cafeteres, etc. Van preparar debats de recerca en un ambient més distès i allunyat de la fredor de les sales de reunions.

Fotografia

"Tenint en compte tots aquests factors, i traslladant diverses instal·lacions, aconseguim donar resposta a les exigències de les eines sense necessitat de disposar d'un sistema d'aïllament addicional", explica Campillo.

Construït amb vocació d'ampliació

CIC nanoGUNE compta amb una torre de sis plantes i un parell de galledes per planta. En total té sis mil metres quadrats, però no tots estan plens. Algunes zones no estan condicionades, fins i tot presenten una estructura de formigó a la vista. La segona planta de les galledes està així, per exemple, i tota la torre de sis plantes.

Ho han fet de manera específica, segons explica Campillo. "Teníem diverses raons per a això. D'una banda, l'assistència al centre serà gradual durant deu anys, o Per tant, no té sentit deixar tot acabat ara, abans de l'arribada dels nous equips de treball, perquè poden tenir una exigència que no hem tingut en compte i que el millor per a respondre a aquestes possibles exigències pot ser començar per l'estructura".

Gran part de l'edifici CIC nanoGUNE està sense condicionar, ja que desconeixen les necessitats futures.

Fotografia

A més, s'ha tingut en compte l'evolució dels grups de treball. Tal com ha assenyalat Campillo, "pot ocórrer que els grups augmentin i necessitin espai per a expandir-se, o que hagin d'utilitzar tècniques experimentals que requereixin certes condicions". Perquè s'han avançat a aquestes necessitats i han construït un edifici molt més gran del que necessitaven.

Coneixent tots els mesuraments, càlculs, previsions, trasllats, reestructuracions, etc. que hi ha darrere, qualsevol podria pensar que el temps transcorregut entre la realització dels primers mesuraments i l'obertura del centre va ser molt llarg. Però amb això també ens ha sorprès Campillo. Ell ens diu que només va transcórrer any i mig des que es van realitzar els primers mesuraments de vibracions per a determinar la ubicació de l'edifici fins que es van introduir per primera vegada.

A la sala blanca, la neteja és la principal

CIC nanoGUNE compta amb nombrosos laboratoris d'experimentació. Si haguéssim de destacar una, destacaríem l'anomenada sala blanca. Es tracta d'una sala de 300 metres quadrats per a activitats que requereixen d'un aire d'alta neteja.

El grau de neteja ve determinat pel nombre de partícules de la planta cúbica d'aire. L'interior de la sala blanca està dividit en diversos compartiments, cadascun amb un grau de neteja. En els compartiments que requereixin un major grau de neteja, l'aire --l'aire que respirem al carrer té al voltant d'un millon- només pot contenir cent partícules dempeus cúbic. Entre ells es troben la nanolitografía per electró en diferents materials, és a dir, la talla i la caracterització d'aquests. Tot això a escala nanométrica.

(Foto: Galeria fotogràfica)

Si els aparells de talla són electrons, pensa en la grandària dels materials que formaran estries i forats. En aquesta mena d'obres menors, les partícules de l'aire a partir d'una grandària determinada poden causar un mal enorme. Una pedra s'assemblaria a un escultor tallant amb el mal que causaria la caiguda de pedres del cel.

Utilitzen l'aire per a mantenir-lo net. Un sistema de ventilació especial fa que l'aire passi constantment i crea una espècie de cortina d'aire. L'aire es desplaça de dalt cap avall i a baix, prop del sòl, hi ha reixetes que aspiren aire. Absorbeixen la possible brutícia amb l'aire i torna a pujar per un circuit per a tornar a formar part de la cortina d'aire després de passar per uns filtres.

D'aquesta manera, en un únic compartiment es poden crear entorns amb diferent grau de neteja. Per a això només és necessari col·locar més o menys reixetes que expulsen aire en el sostre i que aspiren aire en el sòl. La neteja es determina en funció de la quantitat d'aire en moviment i de la velocitat de renovació de l'aire.