La superelasticidad es una propiedad física por la que se puede deformar un material en gran medida, hasta un 10 % —un porcentaje muchísimo mayor que en la elasticidad—, de forma que aplicando una tensión a una varilla recta, esta puede formar una U, y al eliminar la tensión aplicada, la varilla recupera completamente su forma inicial. Aunque está más que probada en materiales macroscópicos, "hasta ahora nadie había podido estudiar estas propiedades de superelasticidad en dimensiones micrométricas y nanométricas", explica José María San Juan, investigador principal del artículo y catedrático de la UPV/EHU.

El equipo ha conseguido ver que "el efecto superelástico se mantiene en dispositivos realmente pequeños de una aleación de cobre-aluminio-niquel". Se trata de una aleación con memoria de forma en la que el equipo de investigación lleva más de 20 años trabajando a nivel macroscópico: Cu-14Al-4Ni, una aleación que muestra superelasticidad a temperatura ambiente.

Utilizando un equipo denominado Focused Ion Beam, "un cañón de iones que actúa como una especie de cuchillo atómico que talla el material", explica San Juan, han construido micropilares y nanopilares de esta aleación de diámetros comprendidos entre 2 µm y 260 nm —un micrómetro es una millonésima parte de un metro y un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro— a los que han aplicado una tensión con un sofisticado equipo llamado nanoindentador, que "permite aplicar fuerzas extremadamente pequeñas" y han medido su comportamiento.

Los investigadores han constatado y cuantificado por primera vez que en diámetros menores de un micrómetro hay un cambio notable de las propiedades relacionadas con la tensión crítica para la superelasticidad: "El material se empieza a comportar de manera diferente y requiere una tensión mucho más elevada para que se produzca. La aleación sigue presentando superelasticidad pero para tensiones más elevadas". San Juan remarca la novedad de ese incremento de la tensión crítica con el tamaño, y subraya, además, que han podido explicar la razón de dicho cambio de comportamiento: "Hemos propuesto un modelo atómico que permite entender por qué y cómo cambia la estructura atómica de estos pilares cuando se les aplica una tensión".

Microsistemas de electrónica flexible y dispositivos implantables en el cuerpo humano

El catedrático de la UPV/EHU destaca la importancia de este descubrimiento, "un comportamiento superelástico espectacular a pequeña escala", que abre nuevas vías en el diseño de estrategias de aplicación de aleaciones con memoria de forma para el desarrollo de microsistemas y nanosistemas electromecánicos flexibles. "La electrónica flexible está muy presente en el mercado actual, se utiliza cada vez más en prendas de vestir, zapatillas de deporte, en diversos displays…". Asimismo, afirma que todo ello es de suma importancia para el desarrollo de dispositivos inteligentes médico-sanitarios implantables en el cuerpo humano, del tipo Lab on a chip o laboratorio en un chip: "Se podrán construir pequeñas microbombas o microactuadores que se puedan implantar en un chip, que permitan liberar y regular una sustancia dentro del cuerpo humano para diversos tratamientos médicos". Se trata de un descubrimiento que "se espera que tenga una gran repercusión científica y tecnológica y que pueda revolucionar ciertos aspectos en campos afines", concluye San Juan.

El martes, 19 de junio, recibimos a 11 estudiantes que van a realizar las prácticas en nanoGUNE este verano. El director del centro, Jose M. Pitarke les dio la bienvenida con una breve charla sobre el recorrido de nanoGUNE, a la que también acudieron las investigadoras e investigadores que dirigirán sus proyectos.

Los 11 estudiantes vienen de diferentes universidades, entre las que están la Universidad Pública del País Vasco (UPV/EHU), Tecnun, la Universidad de Barcelona (UB) y la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). El programa de prácticas de verano de NanoGUNE les ofrece una experiencia real para que puedan conocer en qué consiste el trabajo de investigación y poder así decidir mejor sobre su futuro profesional.

El grupo de estudiantes colaborará y aprenderá en los diferentes grupos de investigación de nanoGUNE, como por ejemplo el de nanoóptica, nanodispositivos o nanomagnetismo. Durante dos meses, llevarán a cabo un proyecto siguiendo las técnicas y anotaciones de los investigadores de sus grupos.

Algunos de ellos comenzaron las prácticas a principios de mes y cuentan que, desde el principio, han estado muy involucrados en el trabajo de grupo. “La verdad es que hemos empezado muy de golpe, el primer día me llevaron ya al laboratorio”, comenta Amaia Ochandorena, estudiante de Bioquímica y Biología Molecular de la UPV/EHU.

Todos los estudiantes conocían CIC nanoGUNE de antemano y destacaron que, “es un centro de investigación importante” que “ofrece o trabaja con temas de mucho interés”.

Tanto a estos como a estudiantes de grado en general, nanoGUNE les ofrece la posibilidad de entrar en contacto con el centro para la realización de Trabajos Fin de Grado (TFG) o Trabajo Fin de Máster (TFM), para los que además publica una convocatoria de ayudas todos los años.

A través de este programa, el centro vasco de investicación en nanociencia acogerá este verano en torno a diez nuevos estudiantes de 3º y 4º curso de Física, Química, Biología e Ingeniería. Durante un periodo de mes y medio o dos meses, los jóvenes colaborarán con investigadores de nanoGUNE en sus proyectos de investigación, en temas como los fenómenos de electrón/espín y magnetismo, óptica en la nanoescala, materiales en la nanoescala y nanobioingeniería, entre otros.

Los estudiantes interesados deben presentar su solicitud online para participar en el programa de prácticas de verano en la página web de nanoGUNE, y la fecha límite para hacerlo es el 16 de febrero. Toda la información relativa a la convocatoria está disponible en la página web de nanoGUNE (www.nanogune.eu)

Para la conformación de una chapa de acero, se puede emplear la técnica del conformado térmico: se aplica un foco de calor y un foco refrigerante de una manera determinada, para que de esta forma se consiga generar una serie de dilataciones y contracciones en la pieza que dan lugar a que la chapa se vaya conformando. Este proceso se realiza de manera manual mediante la aplicación de calor con un soplete y su posterior enfriamiento por medio de un suministro de agua fría. La correcta aplicación del calor y del enfriamiento es determinante para que el proceso sea correcto y obtener las formas deseadas, sin deterioro de las características mecánicas del material empleado. Hoy en día, no disponemos de datos que nos confirme que este proceso, aplicado en todos los astilleros del mundo, suponga un deterioro de las características mecánicas del material.

Por ello, el grupo de Microscopía Electrónica de nanoGUNE ha analizado las muestras de acero facilitadas por el departamento de I+D de Astilleros Balenciaga.El estudio realizado verifica que el proceso de calentamiento que aplican a sus chapas para poder moldearlas no supone un cambio perjudicial en la microestructura del acero lo que supondría una merma en las propiedades mecánicas de la pieza. Al contrario, los resultados del análisis demuestran que algunas de las propiedades del acero (direccionalidad del límite elástico, ductilidad y resistencia) mejoran con el tratamiento térmico al tiempo que disminuyen los defectos y el estrés interno de las chapas lo que deriva en una mejor resistencia a la corrosión.

Estos primeros resultados abren un campo muy prometedor en el análisis de piezas por conformado térmico que ambas empresas desean que derive en una colaboración futura para la mejora de los procesos de fabricación de la industria del metal.

Uno de los objetivos de nanoGUNE al adquirir este equipo es promover su uso generalizado y a gran escala por parte de la comunidad científica. El investigador Ikerbasque Andrey Chuvilin, líder del Laboratorio de Microscopía Electrónica de nanoGUNE, explica que "el éxito de la propuesta es el resultado de una actividad conjunta y responde a los intereses de diversos centros de investigación: CIC bioGUNE, CIC energiGUNE, CIC nanoGUNE, y otros".

Evgenii Modin es doctor en física y actualmente trabaja como especialista de Microscopía Electrónica en CIC nanoGUNE.

CIC nanoGUNE ha lanzado la convocatoria del Programa de Prácticas de Verano que organiza anualmente; ofrece a estudiantes de la universidad la oportunidad de conocer de primera mano la actividad de un centro de investigación de referencia a nivel mundial.

El CRYO Plasma FIB es un instrumento singular de nanofabricación avanzada y microscopía electrónica, uno de los pocos que hay en Europa, que viene a dar soporte a centros de investigación y a la industria del País Vasco y de todo el mundo en campos como la ciencia de materiales relacionada con la física de baja temperatura, las baterías de ion-litio para el sector energético, y la tomografía celular crioelectrónica.

En esta exposición, la microscopía electrónica, una herramienta de vanguardia en la investigación científica para la comprensión de la materia, juega un papel muy importante, ya que estos microscopios son los ojos y las manos de los equipos de investigación para desverlar, en este caso, las características ocultas a simple vista de las muestras facilitadas por el Aquarium de Donostia.  Además, la Estación Marina de Plentzia (PiE-UPV/EHU) ha participado en el análisis de las imágenes, ayudando a interpretar la información proporcionada por

Las becas serán de 3.000€ para todo el periodo del máster y no serán compatibles con otras ayudas o fondos que cubran el mismo fin. Los interesados deberán estar pre-inscritos y aceptados en los másteres mencionados para poder optar a estas ayudas. Los candidatos encontrarán toda la información sobre la oferta de proyectos de máster y el proceso para solicitar la beca siguiendo este enlace.

Además de las becas, nanoGUNE ofrece a los estudiantes de máster, de cualquier titulación de máster oficial, la posibilidad de desarrollar la tesis de máster dentro de uno de sus grupos de investigación.