Observación de átomos y moléculas a cámara lenta en Ratisbona

“Creo que RUN realmente catapulta a la Universidad de Ratisbona y a toda la región a la cima del mundo en lo que respecta a la nanoscopia ultrarrápida” – Profesor Dr. Robert Hopper lo dice con orgullo. Es director del nuevo Centro de Nanoscopía Ultrarrápida (RUN) de Ratisbona, donde se captura el movimiento de pequeñas moléculas en vídeos a cámara lenta. Haga visibles las reacciones químicas en vivo. Este es un logro científico por varias razones.

Muy pequeño y muy rápido.

Las partículas elementales como átomos, moléculas y electrones son muy pequeñas y no se pueden ver a simple vista. Además, nunca se quedan quietos, sino que se mueven constantemente de forma impredecible. A una velocidad inimaginable. Los procesos elementales a menudo evolucionan en escalas de tiempo de sólo attosegundos: milmillonésimas de milmillonésima de segundo. Por tanto, realizar grabaciones de vídeo en estas condiciones es una cuestión científica muy compleja. En RUN, en la Universidad de Ratisbona, quieren afrontar este desafío: utilizar los microscopios de resolución atómica más rápidos del mundo.

Desenfoque no deseado

El proyecto fue y sigue siendo un desafío estructural: los microscopios especiales de RUN no sólo ocupan mucho espacio, sino que reproducir las películas en cámara lenta necesarias requiere el nivel más alto de resolución. Porque: los sistemas de medición son sensibles. Si se produce la más mínima vibración, como el paso de camiones u ondas sonoras, cualquier grabación en cámara lenta quedará inutilizable. Por lo tanto, los microscopios se almacenan en una parte subterránea del edificio que está estructuralmente separada del ala de oficinas y del laboratorio en la superficie y, por lo tanto, está aislada del sonido y las vibraciones. No es casualidad que el coste de construcción haya sido de 58 millones de euros. Y las expectativas son altas.

Un nuevo tipo de ciencia

Además de los microscopios especiales, RUN apoya la colaboración entre disciplinas científicas. Investigadores de biología, química y física trabajarán juntos para desarrollar nuevos métodos y microscopios adicionales. El trasfondo son las escalas de tiempo y duración más cortas en las que se realiza la investigación. Si sólo se mueven moléculas individuales, las interfaces entre disciplinas desaparecen. El director, el profesor Huber, espera que la investigación en RUN “desdibuje completamente los límites disciplinarios y cree una nueva generación de científicos que busquen un nuevo tipo global de ciencia natural”.

Cómo late el mundo en lo más profundo

La motivación para dedicarse a este nuevo tipo de ciencia natural proviene principalmente del hecho de que aún quedan muchas cosas por aclarar. Gran parte del conocimiento científico actual sobre los procesos que involucran a las partículas y elementos más pequeños se basa en teorías y modelos. Esto debe cambiar en el futuro. Hasta ahora, los movimientos rápidos y las posiciones de las partículas sólo podían determinarse mediante probabilidades. Los investigadores de Ratisbona esperan poder hacer predicciones más precisas registrando estos movimientos en cámara lenta.

Impulsando la innovación

De esta manera, podremos comprender mejor, poco a poco, cómo funciona el mundo en su esencia y utilizar este conocimiento para desarrollar nuevas tecnologías. Sería posible, por ejemplo, construir sistemas solares más eficientes una vez que los investigadores puedan comprender los movimientos moleculares de las hojas de las plantas durante la fotosíntesis. O rastrear el movimiento de los electrones, sentando las bases para producir las computadoras cuánticas más rápidas. Sin embargo, los investigadores de RUN tienen un punto de vista común. Quizás puedan obtener nuevos conocimientos sobre la vida cotidiana.