Equipos de alta tecnología para realizar investigación avanzada -muchos de los cuales no existen en Chile-, son las propuestas que cada año financia el Fondo de Equipamiento Científico y Tecnológico de Conicyt (Fondequip) y, que en su versión 2019, permitirá traer cinco nuevos instrumentos a la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile.
Se trata de un espectrómetro, un microscopio, un detector de espectroscopía, un tribómetro y un anemómetro, que deberían llegar en 2020 y que permitirán obtener datos, tanto a investigadores de la Facultad, como de otras universidades.
“Estamos muy contentos con los resultados de Fondequip de este año, en que la Facultad se adjudicó cinco proyectos, logrando un significativo aporte de financiamiento para equipamiento avanzado. Esto se suma a lo obtenido en años anteriores y nos permite seguir avanzado en el equipamiento de laboratorios”, indica Marcela Munizaga, directora Académica y de Investigación de la FCFM. “La infraestructura que se logra implementar con este tipo de proyectos permite ampliar los desafíos de investigación que pueden abordar nuestras y nuestros investigadores”, agrega.
De los cinco proyectos adjudicados a la FCFM (de seis que ganó la U. de Chile), tres pertenecen al Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales. Entre ellos, el de Isadora Berlanga, un microscopio de fuerza atómica (Dimension Icon de Bruker) que será utilizado en el estudio de materiales blandos en la nanoescala, como la adhesión en polímeros orgánicos porosos para la fabricación de sensores; mecanismos de transporte de carga en moléculas con la obtención de imágenes con resolución atómica; el desarrollo de tecnologías basadas en el almacenamiento de energía para aplicaciones en baterías ion-litio y celdas solares, y en el estudio de la interacción de nanomateriales antimicrobianos con sistemas biológicos, entre otras investigaciones realizadas con universidades extranjeras y nacionales.
“Con este equipo se podrá abrir un nuevo campo de estudio en el país, pues analizará la respuesta del material a un estímulo externo en la nanoescala, mediante una respuesta eléctrica y/o mecánica. Hasta la fecha, la caracterización por microscopía de fuerzas en Chile se basa en la obtención de imágenes topográficas para el estudio de su morfología, sin conocer en profundidad las propiedades del nanomaterial. Por tanto, actualmente esto nos dificulta saber si será idóneo para su aplicación futura”, indica la investigadora.
En el mismo departamento, Andreas Rosenkranz espera un tribómetro multifuncional, un instrumento que permitirá calcular el coeficiente de fricción y rugosidad de las superficies, clave en industrias como la minería, por ejemplo. “La idea es construir un laboratorio relacionado con tribología (la ciencia que estudia la fricción, el desgaste y la lubricación que se produce con el contacto entre superficies sólidas en movimiento), porque no hay nada en Chile. Toda la gente que está trabajando, por ejemplo, en materiales, ingeniería química, ingeniería física, puede usar el equipo para medir superficies o hacer experimentos de fricción o desgaste, por eso tiene bastantes posibilidades para colaborar entre diferentes departamentos y facultades también”, indica Rosenkranz.
Rodrigo Espinoza, también del DIQBM, recibirá un detector de espectroscopía de rayos X de energía dispersiva (EDS), un accesorio para el microscopio electrónico de transmisión que ya está en el Departamento de Geología, y que permitirá evaluar la composición de materiales nanoestructurados o nanopartículas (del orden de 5 a 20 nanómetros de tamaño). “El detector actual también lo puede hacer, pero se demora mucho más, lo cual significa que la muestra se deteriora o se mueve durante el análisis. El nuevo es más rápido y eso nos va a permitir hacerlo con mayor precisión para detectar elementos livianos, como carbono, nitrógeno, oxígeno y azufre, que actualmente nos cuesta bastante detectar”, apunta el académico.
Gracias al nuevo detector podrán avanzar una serie de proyectos de investigación, tanto de la universidad como de instituciones de Antofagasta, Copiapó, Valparaíso, Santiago, Concepción y Valdivia, relacionados principalmente con energía, su almacenamiento, baterías de litio, celdas de combustible, conversión de energía, sensores e incluso en biomedicina.
“Son tecnologías que existen hace tiempo y lamentablemente se han demorado un poco en llegar. Muchos de estos tipos de análisis son bastante rutinarios en EE.UU. o Europa y nos va a permitir avanzar bastante más rápido, principalmente retroalimentando a la investigación, orientando, diciendo si está bien lo que estamos haciendo, si los resultados que esperábamos son los correctos”, dice.
Al Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR)2 llegará el próximo año un avanzado espectrómetro de masas (Proton transfer reaction time of flight mass spectometry). Rodrigo Seguel, investigador del (CR)2 y académico del Departamento de Geofísica, se adjudicó el financiamiento para traer el instrumento que permitirá medir compuestos orgánicos volátiles (COV) en tiempo real. “Es el primero en Chile y la gran ventaja que tiene es que mide en partes por trillón, en tiempo real, compuestos orgánicos volátiles que no se han medido nunca en el país”, explica.
Los COV pueden tener origen natural o antropogénico y cumplen un rol importante en el clima, al ser precursores de especies químicas que influyen en él. “Como (CR)2 estamos interesados en ver cómo estas especies naturales pueden influir, porque hay retroalimentación: en la medida que aumenta la temperatura, hay más emisiones de estos compuestos. Queremos ver cómo las olas de calor, por ejemplo, influyen en sus concentraciones. Pero además nos interesa ver cómo estos compuestos contaminantes están impactando en la salud de las personas en las ciudades”, cuenta. Con este espectrómetro podrían haberse medido los compuestos desconocidos que preocupan en Puchuncaví, por ejemplo, e incluso existe un proyecto junto a la Universidad Católica de Valparaíso con el que medirán el hálito de pacientes para detectar enfermedades crónicas. “Se supone que hay algunos COV que las personas emiten a través de su aliento cuando tienen alguna enfermedad. La idea es determinar con mayor anticipación estas enfermedades”, dice Seguel.
Rodrigo Hernández, académico del Departamento de Ingeniería Mecánica (Dimec), se adjudicó un equipo de anemometría láser doppler (LDA), una técnica no-intrusiva de medición del campo de velocidad espacial e instantáneo de un fluido en movimiento, generalmente turbulento. “El equipo beneficiará directamente a siete grupos de investigación de cinco instituciones, entre ellas tres universidades chilenas, la Fuerza Aérea de Chile y además el apoyo de una universidad francesa”, cuenta el investigador.
El laboratorio LEAF-NL, dirigido por el profesor Hernández, liderará el proyecto. “Los grupos de investigación participantes realizan investigación experimental de frontera con un patrón común: la mecánica de fluidos experimental bajo las áreas de dinámica de vorticidad, jets térmicos, manufactura por jets sintéticos, combustión, bio-mecanismos de locomoción fluida y estelas inestables de cuerpos aerodinámicos en flujo laminar y turbulento”, indica.