Medidas megatendentes para la nanoinvestigación

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

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(Foto: Galería fotográfica)

Trabajar en la nanoescala es trabajar en una escala a medida de átomos y moléculas. En esta escala, la interferencia más mínima puede ser muy molesta, y las vibraciones, la radiación electromagnética, etc. tienen una gran influencia. Es de suponer que si para este tipo de investigaciones fuera necesario construir un edificio lo harían en el lugar más extraordinario posible, lo más alejado posible de fuentes que puedan causar interferencias.

Sin embargo, CIC nanoGUNE, el centro de investigación que ha nacido para ser un referente en nanociencia y nanotecnología, ha superado todas estas dificultades, situando a San Sebastián en pleno centro. Igor Campillo, director de comunicación de CIC nanoGUNE y responsable de la agencia nanoBasque, nos explica por qué no se alejaron de la ciudad: "una de las principales razones fue que su presencia en el campus de Ibaeta facilitaría el acercamiento de investigadores al nanoGUNE. De hecho, desde el principio hemos pretendido realizar una investigación básica y proveer de investigadores universitarios y estudiantes de doctorado".

A cambio, han tenido que hacer frente a los inconvenientes que supone su ubicación dentro de la ciudad, como la vibración del intenso tráfico de la Avenida de Tolosa, los campos magnéticos que generan los motores, las redes eléctricas y el canal que pasa junto al edificio, etc.

Para poder llevar a cabo correctamente la obra, sabían que tenían que proteger el edificio de todas ellas. En el proceso de construcción se tuvo en cuenta en todo momento. De principio a fin. Campillo nos ha enseñado las excepcionales cavidades del edificio que no tiene nada especial desde fuera.

Igor Campillo nos ha explicado las medidas que se tomaron para dar respuesta a los requerimientos de la investigación en nanoGUNE.

Fotografía

Desde la base

En primer lugar, la ubicación definitiva del edificio en el terreno que la universidad les proporcionó. Localizaron en qué lugar del terreno se encontraba el menor grado de interferencia desde el punto de vista de las vibraciones y los campos electromagnéticos, donde se ubicaron. No fue en el lugar que tenían previsto pero, según nos ha explicado Campillo, "se dio prioridad a la funcionalidad, lo que dio lugar al rediseño del edificio".

Se alejaron unos veinte metros de la carretera. "Parece que es poco, pero es suficiente para notar la diferencia de vibraciones, ya que el nivel de vibración disminuye muy rápidamente a medida que se aleja del grifo", ha dicho Campillo.

Una vez asentada la ubicación, se procedió a la preparación del edificio desde los cimientos para la correcta realización de la investigación en su interior. En primer lugar, se construyeron dos plataformas que no se tocan entre sí, una para laboratorios con exigencias especiales y otra para la construcción de un aparcamiento. Así, la vibración de los vehículos en el aparcamiento no llega a la zona experimental a través de la plataforma de hormigón.

Cráter realizado por arco eléctrico en una capa de nanofrío de carbono, ampliado en 16.000 ocasiones mediante un microscopio electrónico de aporte. En esta escala tienen gran influencia las interferencias más pequeñas.

Stephen Lyth

La plataforma bajo los laboratorios no es de cualquier tipo. Se trata de una losa de hormigón de 1.500 metros cuadrados de espesor de metro y medio, con un sistema de pilotes por debajo. Los pilotes garantizan la estabilidad de la losa y su aislamiento vibratorio. Para ello, analizaron detalladamente la disposición geométrica de los pilotes. Además, los laboratorios se construyeron en el subsuelo, ya que las vibraciones son menores que a ras de suelo.

Aislado también de interferencias internas

Proteger de interferencias externas no es suficiente para centros sensibles como el CIC nanoGUNE. Por supuesto, los laboratorios necesitan sistemas de ventilación, cajas eléctricas, tuberías de agua caliente y fría, etc. Otros cuentan además con bombas de vacío, bombas de aire comprimido y otros equipos. "Todos son imprescindibles y todos provocan ruido o vibración, y estas interferencias pueden causar un gran daño experimental", ha dicho Campillo.

Por lo tanto, buscaron la manera de evitar la influencia de las interferencias generadas internamente. "Construimos las instalaciones denominadas pasillos de servicio junto a las salas de experimentos, donde incluimos todos los instrumentos que generan interferencias. Estas celdas se encuentran en una losa flotante, es decir, en una pequeña losa que no toca la plataforma principal. Además, hemos colgado del techo los aparatos que provocan grandes vibraciones para que la vibración no llegue a los laboratorios", explica Campillo.

A la hora de determinar la ubicación de los laboratorios se basaron en el grado de vibración de cada rincón del edificio, ya que no todos tienen el mismo nivel de exigencia. Por ejemplo, el laboratorio más sensible es el laboratorio de microscopía electrónica. Lo situaron en el extremo más alejado de la carretera, el rincón más aislado. Y además adoptaron medidas especiales. "Por ejemplo, colocamos muros dobles entre las habitaciones y entre éstas y el pasillo de servicio, y las puertas son especiales para protegerse del ruido. Además, en la zona más sensible se diferencia la sala de experimentación de la sala de control experimental. Así, la vibración y el calor que producen los trabajadores al caminar o hablar no afectan al experimento", ha dicho Campillo.

En este espacio se encuentran, por un lado, revistas científicas, monitores, pizarras, etc. y, por otro, sofás, sillas de bares, cafeteras, etc. Prepararon debates de investigación en un ambiente más distendido y alejado de la frialdad de las salas de reuniones.

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"Teniendo en cuenta todos estos factores, y trasladando diversas instalaciones, conseguimos dar respuesta a las exigencias de las herramientas sin necesidad de disponer de un sistema de aislamiento adicional", explica Campillo.

Construido con vocación de ampliación

CIC nanoGUNE cuenta con una torre de seis plantas y un par de cubos por planta. En total tiene seis mil metros cuadrados, pero no todos están llenos. Algunas zonas no están acondicionadas, incluso presentan una estructura de hormigón a la vista. La segunda planta de los cubos está así, por ejemplo, y toda la torre de seis plantas.

Lo han hecho de manera específica, según explica Campillo. "Teníamos varias razones para ello. Por un lado, la asistencia al centro será gradual durante diez años, o Por lo tanto, no tiene sentido dejar todo terminado ahora, antes de la llegada de los nuevos equipos de trabajo, porque pueden tener una exigencia que no hemos tenido en cuenta y que lo mejor para responder a esas posibles exigencias puede ser empezar por la estructura".

Gran parte del edificio CIC nanoGUNE está sin acondicionar, ya que desconocen las necesidades futuras.

Fotografía

Además, se ha tenido en cuenta la evolución de los grupos de trabajo. Tal y como ha señalado Campillo, "puede ocurrir que los grupos aumenten y necesiten espacio para expandirse, o que tengan que utilizar técnicas experimentales que requieran ciertas condiciones". Pues se han adelantado a esas necesidades y han construido un edificio mucho más grande de lo que necesitaban.

Conociendo todas las mediciones, cálculos, previsiones, traslados, reestructuraciones, etc. que hay detrás, cualquiera podría pensar que el tiempo transcurrido entre la realización de las primeras mediciones y la apertura del centro fue muy largo. Pero con eso también nos ha sorprendido Campillo. Él nos dice que sólo transcurrió año y medio desde que se realizaron las primeras mediciones de vibraciones para determinar la ubicación del edificio hasta que se introdujeron por primera vez.

En la sala blanca, la limpieza es la principal

CIC nanoGUNE cuenta con numerosos laboratorios de experimentación. Si tuviéramos que destacar una, destacaríamos la llamada sala blanca. Se trata de una sala de 300 metros cuadrados para actividades que requieren de un aire de alta limpieza.

El grado de limpieza viene determinado por el número de partículas de la planta cúbica de aire. El interior de la sala blanca está dividido en varios compartimentos, cada uno con un grado de limpieza. En los compartimentos que requieran un mayor grado de limpieza, el aire --el aire que respiramos en la calle tiene alrededor de un millon- sólo puede contener cien partículas de pie cúbico. Entre ellos se encuentran la nanolitografía por electrón en diferentes materiales, es decir, la talla y la caracterización de los mismos. Todo ello a escala nanométrica.

(Foto: Galería fotográfica)

Si los aparatos de talla son electrones, piensa en el tamaño de los materiales que van a formar estrías y agujeros. En este tipo de obras menores, las partículas del aire a partir de un tamaño determinado pueden causar un daño enorme. Una piedra se asemejaría a un escultor tallando con el daño que causaría la caída de piedras del cielo.

Utilizan el aire para mantenerlo limpio. Un sistema de ventilación especial hace que el aire pase constantemente y crea una especie de cortina de aire. El aire se desplaza de arriba hacia abajo y abajo, cerca del suelo, hay rejillas que aspiran aire. Absorben la posible suciedad con el aire y vuelve a subir por un circuito para volver a formar parte de la cortina de aire tras pasar por unos filtros.

De este modo, en un único compartimento se pueden crear entornos con diferente grado de limpieza. Para ello sólo es necesario colocar más o menos rejillas que expulsan aire en el techo y que aspiran aire en el suelo. La limpieza se determina en función de la cantidad de aire en movimiento y de la velocidad de renovación del aire.