Medidas megatendentes paira a nanoinvestigación

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

• Arkitektura
• Nanoteknologia
• Ikerketa-zentroak

(Foto: Galería fotográfica)

Traballar na nanoescala é traballar nunha escala a medida de átomos e moléculas. Nesta escala, a interferencia máis mínima pode ser moi molesta, e as vibracións, a radiación electromagnética, etc. teñen una gran influencia. É de supor que si paira este tipo de investigacións fose necesario construír un edificio faríano no lugar máis extraordinario posible, o máis afastado posible de fontes que poidan causar interferencias.

Con todo, CIC nanoGUNE, o centro de investigación que naceu paira ser un referente en nanociencia e nanotecnoloxía, superou todas estas dificultades, situando a San Sebastián en pleno centro. Igor Campillo, director de comunicación de CIC nanoGUNE e responsable da axencia nanoBasque, explícanos por que non se afastaron da cidade: "una das principais razóns foi que a súa presenza no campus de Ibaeta facilitaría o achegamento de investigadores ao nanoGUNE. De feito, desde o principio pretendemos realizar una investigación básica e prover de investigadores universitarios e estudantes de doutoramento".

A cambio, tiveron que facer fronte aos inconvenientes que supón a súa localización dentro da cidade, como a vibración do intenso tráfico da Avenida de Tolosa, os campos magnéticos que xeran os motores, as redes eléctricas e a canle que pasa xunto ao edificio, etc.

Paira poder levar a cabo correctamente a obra, sabían que tiñan que protexer o edificio de todas elas. No proceso de construción tívose en conta en todo momento. De principio a fin. Campillo ensinounos as excepcionais cavidades do edificio que non ten nada especial desde fóra.

Igor Campillo explicounos as medidas que se tomaron paira dar resposta aos requirimentos da investigación en nanoGUNE.

Fotografía

Desde a base

En primeiro lugar, a localización definitiva do edificio no terreo que a universidade lles proporcionou. Localizaron en que lugar do terreo atopábase o menor grao de interferencia desde o punto de vista das vibracións e os campos electromagnéticos, onde se situaron. Non foi no lugar que tiñan previsto pero, segundo explicounos Campillo, "deuse prioridade á funcionalidade, o que deu lugar ao redeseño do edificio".

Afastáronse un vinte metros da estrada. "Parece que é pouco, pero é suficiente paira notar a diferenza de vibracións, xa que o nivel de vibración diminúe moi rapidamente a medida que se afasta da billa", dixo Campillo.

Una vez asentada a localización, procedeuse á preparación do edificio desde os cimentos paira a correcta realización da investigación no seu interior. En primeiro lugar, construíronse dúas plataformas que non se tocan entre si, una paira laboratorios con esixencias especiais e outra paira a construción dun aparcadoiro. Así, a vibración dos vehículos no aparcadoiro non chega á zona experimental a través da plataforma de formigón.

Cráter realizado por arco eléctrico nunha capa de nanofrío de carbono, ampliado en 16.000 ocasións mediante un microscopio electrónico de achegue. Nesta escala teñen gran influencia as interferencias máis pequenas.

Stephen Lyth

A plataforma baixo os laboratorios non é de calquera tipo. Trátase dunha laxa de formigón de 1.500 metros cadrados de espesor de metro e medio, cun sistema de pilotes por baixo. Pilótelos garanten a estabilidade da laxa e o seu illamento vibratorio. Paira iso, analizaron detalladamente a disposición xeométrica de pilótelos. Ademais, os laboratorios construíronse no subsolo, xa que as vibracións son menores que a niveis de chan.

Illado tamén de interferencias internas

Protexer de interferencias externas non é suficiente paira centros sensibles como o CIC nanoGUNE. Por suposto, os laboratorios necesitan sistemas de ventilación, caixas eléctricas, tubaxes de auga quente e fría, etc. Outros contan ademais con bombas sen carga, bombas de aire comprimido e outros equipos. "Todos son imprescindibles e todos provocan ruído ou vibración, e estas interferencias poden causar un gran dano experimental", dixo Campillo.

Por tanto, buscaron a maneira de evitar a influencia das interferencias xeradas internamente. "Construímos as instalacións denominadas corredores de servizo xunto ás salas de experimentos, onde incluímos todos os instrumentos que xeran interferencias. Estas celas atópanse nunha laxa flotante, é dicir, nunha pequena laxa que non toca a plataforma principal. Ademais, colgamos do teito os aparellos que provocan grandes vibracións para que a vibración non chegue aos laboratorios", explica Campillo.

Á hora de determinar a localización dos laboratorios baseáronse no grao de vibración de cada recuncho do edificio, xa que non todos teñen o mesmo nivel de esixencia. Por exemplo, o laboratorio máis sensible é o laboratorio de microscopía electrónica. Situárono no extremo máis afastado da estrada, o recuncho máis illado. E ademais adoptaron medidas especiais. "Por exemplo, colocamos muros dobres entre as habitacións e entre estas e o corredor de servizo, e as portas son especiais paira protexerse do ruído. Ademais, na zona máis sensible diferénciase a sala de experimentación da sala de control experimental. Así, a vibración e a calor que producen os traballadores ao camiñar ou falar non afectan o experimento", dixo Campillo.

Neste espazo atópanse, por unha banda, revistas científicas, monitores, lousas, etc. e, por outro, sofás, cadeiras de bares, cafeteras, etc. Prepararon debates de investigación nun ambiente máis distendido e afastado da frialdade das salas de reunións.

Fotografía

"Tendo en conta todos estes factores, e trasladando diversas instalacións, conseguimos dar resposta ás esixencias das ferramentas sen necesidade de dispor dun sistema de illamento adicional", explica Campillo.

Construído con vocación de ampliación

CIC nanoGUNE conta cunha torre de seis plantas e un par de cubos por planta. En total ten seis mil metros cadrados, pero non todos están cheos. Algunhas zonas non están acondicionadas, mesmo presentan una estrutura de formigón á vista. A segunda planta dos cubos está así, por exemplo, e toda a torre de seis plantas.

Fixérono de maneira específica, segundo explica Campillo. "Tiñamos varias razóns paira iso. Por unha banda, a asistencia ao centro será gradual durante dez anos, ou Por tanto, non ten sentido deixar todo terminado agora, antes da chegada dos novos equipos de traballo, porque poden ter una esixencia que non tivemos en conta e que o mellor paira responder a esas posibles esixencias pode ser empezar pola estrutura".

Gran parte do edificio CIC nanoGUNE está sen acondicionar, xa que descoñecen as necesidades futuras.

Fotografía

Ademais, tívose en conta a evolución dos grupos de traballo. Tal e como sinalou Campillo, "pode ocorrer que os grupos aumenten e necesiten espazo paira expandirse, ou que teñan que utilizar técnicas experimentais que requiran certas condicións". Pois se adiantaron a esas necesidades e construíron un edificio moito máis grande do que necesitaban.

Coñecendo todas as medicións, cálculos, previsións, traslados, reestruturacións, etc. que hai detrás, calquera podería pensar que o tempo transcorrido entre a realización das primeiras medicións e a apertura do centro foi moi longo. Pero con iso tamén nos sorprendeu Campillo. El dinos que só transcorreu ano e medio desde que se realizaron as primeiras medicións de vibracións paira determinar a localización do edificio ata que se introduciron por primeira vez.

Na sala branca, a limpeza é a principal

CIC nanoGUNE conta con numerosos laboratorios de experimentación. Se tivésemos que destacar una, destacariamos a chamada salga branca. Trátase dunha sala de 300 metros cadrados paira actividades que requiren dun aire de alta limpeza.

O grao de limpeza vén determinado polo número de partículas da planta cúbica de aire. O interior da sala branca está dividido en varios compartimentos, cada un cun grao de limpeza. Nos compartimentos que requiran un maior grao de limpeza, o aire --o aire que respiramos na rúa ten ao redor dun millon- só pode conter cen partículas de pé cúbico. Entre eles atópanse a nanolitografía por electrón en diferentes materiais, é dicir, a talla e a caracterización dos mesmos. Todo iso a escala nanométrica.

(Foto: Galería fotográfica)

Se os aparellos de talla son electróns, pensa no tamaño dos materiais que van formar estrías e buracos. Neste tipo de obras menores, as partículas do aire a partir dun tamaño determinado poden causar un dano enorme. Una pedra asemellaríase a un escultor tallando co dano que causaría a caída de pedras do ceo.

Utilizan o aire paira mantelo limpo. Un sistema de ventilación especial fai que o aire pase constantemente e crea una especie de cortina de aire. O aire desprázase de arriba cara abaixo e abaixo, cerca do chan, hai rejillas que aspiran aire. Absorben a posible sucidade co aire e volve subir por un circuíto paira volver formar parte da cortina de aire tras pasar por uns filtros.

Deste xeito, nun único compartimento pódense crear contornas con diferente grao de limpeza. Paira iso só é necesario colocar máis ou menos rejillas que expulsan aire no teito e que aspiran aire no chan. A limpeza determínase en función da cantidade de aire en movemento e da velocidade de renovación do aire.