«Argiaren ingeniaritza egiten dugu nanoeskalan»

Clarivate Analyticsek munduan gehien aipatzen diren ikertzaileekin osatutako zerrendan agertu da, hirugarren urtez jarraian, Javier Aizpurua (Donostia, 1971). Nanofotonikaren Teoria ikerketa taldeko buru da Materialen Fisika Zentroan, Donostian. EHU Euskal Herriko Unibertsitatearen eta CSIC Espainiako Zientzia Ikerketen Kontseilu Nagusiaren arteko zentro mistoa da. Aizpuruak, gainera, lotura estua du DIPC Donostia International Physics Centerrekin.

Nanofotonika du ikergai, argiaren eta nanoegituren arteko elkarrekintza. Lan teorikoa egiten dute, baina haiek egindako lan teorikoak aplikazio praktikoak ditu jada. Pasioz eta argitasunez azaldu ditu zientzia fikzioa diruditen prozesuak eta emaitzak.

Nolako lan teorikoa egiten duzue?

Nanofotonikari lotutako prozesu fisiko berriak, interesgarriak, aurreikusten eta aztertzen ditugu, teorikoki. Gero, emaitzak kolaboratzaileren bati jakinarazten dizkiogu, eta haiek esperimentatu egiten dute, Cambridgen [Erresuma Batua], Stanforden [Ameriketako Estatu Batuak]... Beste kasu batzuetan, berriz, alderantziz gertatzen da: deitzen digute esanez emaitza batzuk lortu dituztela, baina ez dituztela ulertzen. Laguntza eskatzen digute gertatutakoa teorikoki interpretatzeko.

Fotonikak argiaren eta materialen arteko elkarrekintza aztertzen du. Nanofotonikak ere bai, baina nanoeskalan, atomo gutxi batzuetako nanoegituretan. Horretara iristeko, nolabait esateko, argia txikitu egin duzue.

Gainerako uhin elektromagnetikoei gertatzen zaiena gertatzen zaio argiari: mugak ditu bere uhin luzera baino txikiagoak diren objektuak erakusteko, neurri horretan harrapatuta geratzeko. Argiaren uhin luzera 400-900 nanometro artekoa da [milimetro baten milioirena da nanometroa]. Horrek esan nahiko luke ezingo genituzkeela ikusi 400-900 nanometro baino gauza txikiagoak.

Baina nanofotonikak lortu du, zenbait metalen nanopartikulak antena gisa erabilita. Nola?

Metalezko antena horiek gai dira argiaren difrakzio muga txikitzeko edo argia txikitzeko. Metal horien elektroiei esker posible da argia harrapatzea hain egitura txikietan, argiaren uhin luzera baino dimentsio txikiagoetan. Horrekin nanofotonika sortzen da. Lehen, leiarrekin eta betaurrekoekin ezin zen mikra bat baino [milimetro baten milarena] edo 800 nanometro baino objektu txikiagorik ikusi. Nanofotonikarekin, bai. Nanofotonikak beste dimentsio batera eraman du argia.

Zer egiten dute antena horiek argiarekin?

Argia harrapatu egiten dute, antena efektuari esker. Argia, uhina, sakabanatu egiten da bere izaeragatik; baina nanoantenek geratu egiten dute sakabanatze hori, eta argia harrapatu egiten dute.

Nolakoak dira antena horiek?

Normalean, urre edo zilar atomoz osatuak, 10-100 atomoko egiturak. Forma ezberdinetakoak izan daitezke: esferikoak, makilatxo erakoak... Normalean, antena multzoak jartzen ditugu.

Zenbat denboran edukitzen dute argia harrapatuta?

Femtosegundo batzuetan.

Femtosegundo bat segundo baten mila bilioiren bat da.

Ba, posible dugu hor nanooptika egitea. Teknologia guztiak egiten ditugu femtosegundo horietan. Eremu urrunean, argia arrunta da, baina nanoeskalan gauza teknologikoki interesgarriak egin ditzakegu. Argiaren ingeniaritza egiten duzu nanoeskalan.

Posible da espazioan eta denboran hain txikiak diren fenomenoetan lan egitea?

Bai. Femtosegundoetan gertatzen dena garrantzitsua da, baina prozesuak gehiago irauten du. Antenak, argia xurgatzean, berotu egiten dira, eta fotoi horiek ez dituzte igortzen, eraldatu baizik.

Gauza bat da argi hori harrapatzea; bestea, ordea, harrapatutako argia kontrolatzea, zuek nahi duzuena egitea.

Argia harrapatzea ahalbidetzen digun baliabidea da nanoegitura. Orain, ordea, horrekin zerbait interesgarria egin behar dugu, prozesu fisiko berriak aztertu, menderatu eta esplotatu. Argia harrapatzeko prozesua duela bi hamarkadatik menderatzen da. Harrapatutako argiarekin gauza interesgarriak egiten ari gara. Nanofotonikaren fase horretan gaude.

Optoelektronika, esaterako?

Bai. Argiaren propietate batzuk elektroiei pasatzea lortuz gero, teknologikoki oso interesgarria izango litzateke. Zirkuituak askoz ere azkarragoak izango lirateke. Elektroiak, azken finean, oso mantsoak dira: marruskadurak dauzkate, berotu egiten dira... Argiarekin ez da hori gertatzen, eta oso azkarra da. Fotoia elektroia baino ehun aldiz azkarrago mugitzen da material baten barruan.

Optoelektronika izango da etorkizuneko teknologia?

Gure ametsa izango litzateke fotoien teknologiarekin ordezkatzea elektroien teknologia. Elektroiek egiten duten guztia fotoiekin egitea: azkarrago, seguruago, energia galerarik gabe... Baina elektroien teknologia oso egonkortua eta onartua dago. Oso zaila da hori egitea beste paradigma batekin. Saiatzen ari dira.

Badaude paradigma berri bat lortzeko abiatu diren beste bide batzuk ere: espintronika, esaterako, elektroien magnetismoa baliatuz.

Paradigma berri batzuk sortu behar ditugu, tartean konputazio kuantikoa. Konputazio kuantikoa garatzeko zenbait proposamen daude, materialaren ikuspegitik: zirkuitu supereroaleak, erdieroaleak, espintronika, ioi kondentsatuak, argiaren fotoiak... Gaur egun, inork ez daki zein izango den konputazio kuantikoaren etorkizuna; ez dakigu zein izango den euskarri fisikoa.

Nanofotonikaren erabilera aurreratuenetako bat medikuntzan dago; zehatzago esanda, onkologian. Zertan da?

Metalezko nanoantenak gorputzean sartu, tumore batera eraman eta argituz gero, berotu egiten dira, eta tumorea erre egiten dute. Argia zunda batekin sartu daiteke, edo izpi infragorriak erabil daitezke. Termoterapia deitzen zaio.

Houstonen [AEB] puntako talde bat dago medikuntzan aplikatutako nanofotonikan aritzen dena. Duela astebete, AEBetan nengoela, hango katedradun batek beren entsegu klinikoen azken emaitzak aurkeztu zituen: prostatako minbizia sendatu diete 50 gaixori, tumorea lokalizatzeko erresonantzia magnetikoa erabiliz eta tumorea erretzeko nanofotonika baliatuz. Sendatu dira, albo ondoriorik gabe. Oso teknika ona da.

Nanofotonika erabiltzen ari dira jada sentsore biologikoetan, listeria eta bestelako bakterio batzuk detektatzeko, ezta?

Nanoantenak eta argia erabiltzen ari dira zenbait substantzia eta bakterio detektatzeko. Gaur egungo sentsoreek baino molekula gutxiago behar dituzte zerbait aurkitzeko; sentiberagoak eta oso zehatzak dira. Ardietan bruzelosia aurkitzeko gailu azkar bat lantzen ari gara: bruzelosia aurkitzen badu, gailuko kolorea aldatu egiten da. Oso azkarra eta erraza da. Nanofotonika aplikatzeko beste arlo bat ere aurkitu dugu: elikadurarena.

Nanoantenekin, material berriak ere sortzen ari dira, metamaterialak.

Material artifizial berriak dira. Nanoantenak hartzen baditugu etahaiekin sare bat osatzen baldin badugu —sare atomikoak egiten duen moduan, baina dimentsio handiagoan—, material artifizial bat sortzen dugu, propietate optiko berri eta izugarriekin: errefrakzio indize negatiboa, argia tolestea eta baita ikusezintasun geruza bat ere.

Zuk esana da nanofotonikarekin posible dela mikroskopia «azken mugara eramatea».

Nanoskopiara. Mikra bat baino askoz ere txikiagoak diren objektuak ikus daitezke.

Zure arrakastak itzalean uzten ditu horra iritsi arteko zailtasunak: doktoretza egin osteko Suediako egonaldia, gela baten neurriko etxe batean; Euskal Herrian bat-batean lanik gabe geratu zinen garaia; Marylandera (AEB) joateko erabakia...

Ibilbide bat da. Denetarik izan dut: pozak eta sufrimenduak. Baina aberasgarria izan da. Batzuek uste dute zientzialariok frikiak garela, baina ikertzaile arrakastatsu askoren atzean ibilbide latzak eta gogorrak daude. Hori da azkenean prestatzen zaituena eta zaren modukoa egiten zaituena. Aintzat hartu behar da ikerlarion lana eta ibilbidea direla prekaritatearen adibiderik argienetakoa eta gordinenetakoa. Lan asko egin behar duzu, eta urte asko pasatzen dituzu egonkortasunik eta segurtasunik gabe, 30 urtetik gora izan arte. Beti etorkizunari buruzko zalantzekin.

Horrek markatu al zaitu?

Gero eta gehiago gozatzen ari naiz egiten ari naizenarekin. Egia da doktoretza ikasle eta ikerlari garaian egoera estresagarriagoa dela, zalantzengatik. Nire lehentasunetako bat da jende gazteari lasaitasuna eskaintzea, babestea.

Zentro publiko batean lan egiten duzu. Ikertzaile hutsa zara, edo taldearentzat dirua lortzeaz ere arduratu behar duzu?

Funtzionario postua lortu genuenok gure soldata daukagu. Baina, gero, proiektuak eta dirua lortu behar ditugu ikerketa egiteko, doktoretza ikasleak edo doktoretza osteko ikerlariak kontratatzeko, ordenagailuak eta tresneria erosteko... Nire ardura da dirua lortzea, lantegi baten moduan.