•Notícia

La Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ha inaugurat, el 22 de gener, el Centre de Recerca en Nanoenginyeria (CRnE), dedicat a la recerca, el desenvolupament i la innovació en els camps de la micro i nanoenginyeria, la nanotecnologia i la nanociència. El nou centre s’ha instal·lat en un edifici de nova planta (al carrer Pascual i Vila, número 15, al darrera de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona), que ocupa uns 700 metres quadrats, 500 dels quals estan dedicats a equipament cientific sofisticat. En el nou centre hi treballen directament cinc grups de recerca nanopartícules, nanoquímica, nanomecànica, nanotecnologia de biomaterials i cèl·lules solars orgàniques.

Al nou centre de recerca, dirigit per l’investigador Ramon Alcubilla, hi estan associats 20 grups investigadors de la UPC en els quals hi treballen 75 investigadors i investigadores dels àmbits de la química, la física, l’electrònica i els materials. La recerca en recobriments d’altes prestacions, materials biodegradables per aplicar en nanomedicina, catalitzadors ecològics per a motors més eficients i respectuosos amb el medi ambient, així com nanopartícules per a nous materials de construcció i aplicacions energètiques són algunes de les principals línies de recerca del CRnE, que vol ser un dels centres de recerca i innovació capdavanters en aquest àmbit.

El CRnE sorgeix com un projecte multidisciplinari entre diferents grups de recerca de la UPC, i té entre els seus objectius atraure investigadors joves brillants i motivats, i oferir-los les millors condicions per dur a terme recerca de frontera en aquests camps. Aquest centre forma part del Parc UPC, el Parc de Recerca i Innovació de la UPC que impulsa i ofereix serveis de valorització de la investigació i la transferència de tecnologia. La construcción d’aquesta instal·lació científica s’ha finançat a través d’ajudes per a la implantació i millora d’infraestructures en parcs tecnològics.

El nou centre està situat dins l’àrea del Barcelona Knowledge Campus (BKC), que ha estat designat recentment com el primer Campus d’Excel·lència Internacional de l’Estat. És, per tant, la primera infraestructura de recerca de la UPC que s’inaugura tot just després que el Ministeri d’Educació hagi atorgat aquest reconeixement d’excel·lència internacional, pel qual la UPC i la UB rebran finançament públic per al període 2009-2012. El BKC és un dels pols de coneixement més actius i potents del sud d'Europa, situat en un entorn de 227 Ha amb 16 centres docents, 90 departaments i 15 biblioteques.


Al laboratori de nanopartícules del CRnE, un equip dirigit per Jordi Llorca estudia partícules ceràmiques nanomètriques per fer-les servir en catalitzadors ecològics, amb l’objectiu d’eliminar gasos contaminants. També dissenyen fotocatalitzadors per aprofitar l’energia solar i estudien nanopartícules metàl·liques per purificar l’hidrogen en microreactors i piles de combustible, un avenç en la fabricació de telèfons mòbils i aparells d’electrònica de consum.

Al laboratori de nanoquímica, el Grup de polímers sintètics amb Jordi Puiggalí al capdavant, treballa, per exemple, en nous polímers biodegradables per aplicar en sutures quirúrgiques, en sistemes per fer créixer cèl·lules i en dispositius d’alliberament controlat de fàrmacs que no provoquin una resposta del sistema immunològic del pacient.

En el mateix laboratori, es dissenya un nanocable conductor recobert amb una capa proteica per a aplicacions electròniques en l’àmbit de la nanobiologia. Un projecte que du a terme l’Equip de recerca en estudi i aplicacions en protecció de la corrosió i bioenginyeria de nous materials polimèrics electroactius, dirigit per Carlos Alemán. Aquest mateix grup desenvolupa nous polímers conductors per aplicar en nanosistemes capaços d’emmagatzemar càrrega elèctrica, nanosensors per detectar de forma selectiva fàrmacs i drogues narcòtiques o nanosensors per reconèixer fragments d’ADN, entre d’altres.

D’altra banda, el grup de Mecànica i Nanoenginyeria de Materials a l’Enginyeria, encapçalat per Ignasi Casanova, investiga en aquest laboratori com incloure nanotubs de carboni en el formigó, ja que aquests són molt resistents i es poden fer servir també per monitorar problemes en el manteniment d’estructures de formigó. En aquesta línia, s’han desenvolupat nanopartícules actives que s’apliquen en façanes autonetejables i altres ecomaterials de construcció.

Al laboratori de cèl·lules solars orgàniques es dissenyen la nova generació de cèl·lules solars fotovoltaiques, amb materials plàstics. I també nous tipus de LEDs (diodes emissors de lum), de gran àrea i de llum blanca, per substituir els actuals LEDs, com els que es troben als nous semàfors urbans. La novetat tant de les cèl·lules com dels LEDs és que es constitueixen amb nous materials semiconductors orgànics. Aquest camp de recerca el du a terme el Grup de micro i nanotecnologies que dirigeixen Ramon Alcubilla i Joaquim Puigdollers.

Al laboratori de nanomecànica es desenvolupen nous materials nanoestructurats amb millor rendiment, fiabilitat i resistència per a aplicacions estructurals, energètiques, biomèdiques i microelectròniques. Un àmbit de recerca liderat pel Centre d'Integritat Estructural i Fiabilitat dels Materials, que encapçalen els investigadors Emilio Jiménez, Luis Llanes i Marc Anglada.

El disseny de biomaterials per a la reparació i regeneració de teixits vius i òrgans centra l’activitat del laboratori de nanotecnologia de materials. En aquest àmbit, el Grup de biomaterials, biomecànica i enginyeria de teixits, coordinat per Daniel Rodríguez Rius i Maria Pau Ginebra, desenvolupa materials basats en ciments de fosfat de calci o materials compostos, que imitin l’os natural; biomaterials metàl·lics per millorar la resposta del teixit ossi als implants dentals i pròtesis; i recobriments de pèptids, proteïnes i polímers sintètics per fer més ràpida la regeneració de l’os al voltant de l’implant o pròtesi.


Per caracteritzar i fabricar materials i dispositius a micro i nanoescala, el CRnE consta a les seves instal•lacions amb una sèrie d’instruments científics d’alta tecnologia, com ara microscopis electrònics i iònics, de força atòmica o interferomètrics, sistemes de difracció de Raigs X i d’espectroscòpia, així com laboratoris de preparació de mostres.

Concretament, disposa d’un equip d'ultra alt buit, que es fa servir per preparar nous catalitzadors que puguin produir hidrogen més eficientment i per estudiar nous materials orgànics per a aplicacions fotovoltaiques.

Un altre equip bàsic és el sistema de difracció de raigs X (DRX), per investigar nous materials estructurals, biocompatibles i semiconductors, ja que permet caracteritzar estructures cristal·lines, determinar fases, ja siguin químiques com estructurals, presents en una mostra, i calcular el tamany dels cristalls i les tensions que aquests pugin tenir.

També compta amb una caixa de guants (glove box), és a dir, un equip per fabricar cèl·lules solars orgàniques en atmosfera controlada. Això vol dir que permet que no hi entri l’oxigen i, així, evita que aquests materials orgànics es puguin degradar (ja que en entrar en contacte amb l’atmosfera es degraden). La caixa inclou dos evaporadors: un per a metalls i un altre per a materials orgànics.

Els materials orgànics permeten fabricar dispositius flexibles a baixa temperatura. Es CRnE preveu en un futur no llunyà fabricar cèl·lules solars de plàstic. Malgrat que és una tecnologia relativament nova, els avenços són constants. L'eficiència de conversió de la llum del sol a energia elèctrica ja és del 7.9 % a nivell de laboratori.

Els materials orgànics es dipositen en un procés d'evaporació tèrmica en condicions d'alt buit. S'escalfa el material fins que es fon i s'evapora, recobrint els substrats amb una capa semiconductora uniforme, que és la que absorbeix la llum solar i la transforma en electricitat.
La nanoenginyeria és l’estudi de materials i sistemes a nanoescala (a escala atòmica i molecular), i la nanotecnologia és un camp de les ciències aplicades que es dedica al control i la manipulació dels materials en el nivell dels àtoms i les molècules. Un nanòmetre (nm) és la mil milionèsima part d’un metre, és a dir, és com comparar una bala de vidre amb la Terra. Dit amb un altre exemple, una coma fa mig milió de nanòmetres.

Manipular les propietats dels materials àtom a àtom perquè es comportin com els interessa als científics i poder fer productes amb finalitats concretes és l’objectiu de la nanoenginyeria i la nanotecnologia i, per tant, del CRnE. Segons els investigadors, els avenços en nanotecnologia aportaran una notable millora a la qualitat de vida de les persones a mitjà termini.

La medicina, la farmàcia i la biologia són els camps on més expectatives d’aplicació han generat aquestes ciències, tot i que són prou conegudes les aplicacions en l’àmbit de la química, el tèxtil, l’aeronàutica, l’energia, l’electrònica o l’alimentació. En tots aquests camps hi treballa el CRnE de la Universitat Politècnica de Catalunya. Pel que fa a la diagnosis mèdica, per exemple, gràcies a la nanomedicina es podran detectar patologies com ara el càncer o les malalties neurològiques (Pàrkinson i Alzheimer) en l’estadi més inicial, la qual cosa en millorarà el tractament.

En el camp de l’electrònica, la nanotecnologia obre un ventall d’aplicacions en dispositius energètics, d’il·luminació i visualització. En aquest cas, el CRnE treballa en transistors de capa prima (TFT, de l’anglès thin film transistor) fets amb polímers. Una de les aplicacions són les pantalles: el plàstic podria substituir en el futur el silici dels televisors.

En l’àmbit del tèxtil, es desenvolupen teixits antibacterians, roba esportiva d’elit, així com materials i teixits resistents a la calor, a les taques, a l’aigua o a l’oli.
La nanotecnologia és present al mercat en nombrosos productes industrials o de consum, des d’aparells d’electrònica i ordinadors, electrodomèstics i automòbils, o en forma de cosmètics, roba, material esportiu, medicaments, envasos alimentaris o joguines per a nens. Les aplicacions més revolucionàries encara no han arribat.
L’edifici que acull el CRnE ha estat projectat pels arquitectes Joan Ravetllat i Carme Ribas. El projecte va formar part de l’exposició Arquitectura catalana contemporània, que ha tingut lloc a la Cité de l’Architecture et du Patrimoine París, al Palais de Chaillot, entre els mesos d’octubre i gener.