Científicos chilenos estudiarán técnicas de dispersión de partículas a bajas energías en grafito
USM/DICYT El estudio de procesos fundamentales y la interacción de partículas cargadas con la materia concitan el interés de la ciencia actual. Por esta razón, la Universidad Técnica Federico Santa María está realizando un estudio que permitirá mejorar el entendimiento cuantitativo de las técnicas de dispersión de partículas a bajas energías en grafito, y que será de utilidad para las nuevas nanotecnologías del carbono y para aplicaciones biomédicas. Se trata del proyecto “Ion beam interaction at low energies with graphite”, investigación financiada por FONDECYT y que entregará una cifra cercana a los 100 millones de pesos para su realización.
Jorge Valdés, académico del Departamento de Física de la USM, encabeza la iniciativa e indicó que “a través de un acelerador haremos colisionar partículas cargadas (iones) con una superficie de grafito HOPG (Highly Oriented Pyrolytic Graphite), que corresponde a un material compuesto de átomos de carbono ordenados. De esta manera podremos estudiar los procesos de colisiones y de transferencia de energía del ión al interactuar con la materia”.
“Hay que imaginar un juego de pool. La bola blanca le pega al resto de las bolas, pero aparte de chocar con ellas, está en contacto con la superficie de la mesa y se frena por fricción. En la colisión entre partículas cargadas y una material también sucede algo similar, donde las bolas son los átomos y la superficie de la mesa son los electrones que están inmersos en el material, y este tipo de procesos es lo que queremos estudiar”, explicó.
El profesor Valdés dijo que “la idea es conocer las interacciones fundamentales que están ocurriendo en la naturaleza. Al realizar el choque, por ejemplo, la partícula queda dentro del material cambiándole sus propiedades físicas, de manera que el material con sus propiedades modificadas puede ser utilizado en diversas aplicaciones tecnológicas a la escala de los nanómetros. Pero para saber el lugar exacto dónde quedó implantada se debe conocer el proceso de pérdida de energía de la partícula”.
“Estudiaremos el parámetro de pérdida de energía por unidad de longitud, lo que se reduce en saber a cuánta energía pierde el ión por cada paso que da”, explicó.
En cuanto a la particularidad del proyecto, el académico de la Universidad Santa María aclaró que “el material usado será el grafito, que de acuerdo a investigaciones bibliográficas, no existen estudios previos de un experimento de este tipo usando energías tan bajas. Nuestro acelerador tiene un límite de 15 keV/u, y sólo existen algunos estudios que superan este rango energético”.
Jorge Valdés afirmó que “el objetivo final del proyecto es obtener, dentro de un rango de 1 a 15 keV/u, la distribución de pérdida de energía y estudiar los procesos de intercambio de cargas en la interacción con el material. Respecto a esto último, por ejemplo, cuando la partícula está viajando tiene carga positiva, pero al interactuar con la superficie puede capturar electrones y neutralizarse. Esto es muy importante cuando uno habla de adsorción de moléculas sobre superficies, las que también puede modificar las propiedades físicas del material y que pueden tener aplicaciones tecnológicas importantes”.
El profesor USM concluyó que “los resultados de nuestro experimento serán publicables, lo cual permitirá que otros tomen estos resultados y realicen aplicaciones bien definidas. Los datos servirán como fuente y base del avance científico en torno al cambio de la propiedades físicas de la materia que ocurren cuando es bombardeada por partículas. Es un proyecto novedoso, algo que nunca antes se ha puesto en práctica en este tipo de material y en el rango de energías que se usará.