Ricardo García: “Uno tiene que asumir que la probabilidad de que desarrollos científicos de laboratorio lleguen a la industria es muy remota”

El investigador, premio Miguel Catalán por su carrera científica, se muestra satisfecho por lo logrado y con ganas de seguir consiguiendo hitos científicos que ayuden a la sociedad.

Profesor de Investigación en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), CSIC, Ricardo García lleva 40 años dedicado al trabajo científico, y eso se le nota cuando habla con seguridad de su campo (la microscopía de fuerzas) y de los avances conseguidos. Eso sí, los 40 años no le pesan: seguirá trabajando para estar “más satisfecho aún”. Tras ganar el premio Miguel Catalán, otorgado por la Comunidad de Madrid por su carrera investigadora, charla aquí sobre sus investigaciones, logros y retos.

Tu trabajo se centra principalmente en microscopía de fuerzas, así que empecemos por lo básico: ¿de qué hablamos cuando hablamos de microscopía de fuerzas?

El microscopio de fuerzas es el que más resolución tiene para ver la estructura de las superficies en aire, líquidos y en ultraaltovacío y obtener imágenes en tres dimensiones.

Es el conocido como AFM, ¿no?

Sí, Atomic Force Microscope, o en español Microscopio de Fuerzas Atómicas. Lo que pasa es que en español la palabra 'atómico' se asocia mucho a bombas atómicas y no a la estructura atómica (ríe). En realidad el nombre de 'bomba atómica' debería ser 'bomba nuclear', porque realmente la energía proviene de la fisión de núcleos, pero bueno (ríe).

Ahora que ya hemos entendido qué es la microscopía de fuerzas, ¿cuál es tu trabajo en este campo? Porque tu acercamiento al tema es tanto teórico como experimental

Digamos que en mi grupo de investigación lo que hacemos son tres cosas: por una parte, construimos microscopios y, sobre todo, desarrollamos nuevos modos de operación del microscopio de fuerzas: nuevos prototipos, nuevas formas de operación (cómo se procesan los parámetros)… para mejorar la resolución espacial, para aumentar sus capacidades y medir más propiedades de las que miden (mecánicas, eléctricas, magnéticas), para que sean más rápidos, robustos y que vean mayor número de muestras (polímeros, superficies semiconductoras, moléculas biológicas, células, tejidos...).  

Hacemos esos nuevos métodos de microscopía, luego, en una segunda parte, hacemos nuevas aplicaciones: por ejemplo, en áreas relacionadas con salud, para tratar de mostrar cómo las propiedades mecánicas que mide el microscopio de fuerzas se pueden utilizar para mapear enfermedades a nivel de una célula y los tejidos. [También trabajamos] para sentar bases de lo que es la medicina personalizada a nivel de caracterizar o buscar los marcadores de enfermedades en una célula.

Otras aplicaciones que desarrollamos serían estudiar con resolución atómica las intercaras de un sólido y un líquido, y esto es importante en muchos campos porque el agua es el líquido más interesante para la vida y las interacciones del agua con los seres vivos o dispositivos siempre es a través de una superficie. Nosotros estudiamos precisamente eso, sus implicaciones en el medio ambiente o la contaminación, pero también para desarrollar nuevos dispositivos como baterías. En muchas de las baterías que se usan habitualmente los procesos más relevantes suceden en una intercara sólido (electrodo) y líquido (donde están los iones).

¿A qué nos referimos con una intercara?

Es la frontera entre dos fases: las fases en la naturaleza son sólido, líquido y gas, entonces la intercara es la zona de separación entre dos fases. Si es una fase sólido/líquido está muy marcada, porque por una parte está el sólido y por otra el líquido, pero hay otras intercaras que son más difusas.

Y vosotros observáis justo ese momento intermedio

Estudiamos justo cómo están las moléculas de líquido y cómo interaccionan con las del sólido. Esa interacción no solo involucra a los últimos átomos de la superficie del sólido, que puede ser un electrodo de grafito u otro material o las células de la epidermis en tejidos humanos. No solo involucra los últimos átomos de ese sólido y los átomos más cercanos del líquido, sino que también esa interacción puede involucrar uno o dos nanometros de líquido.

El trabajo que describes es casi ingeniería

En el grupo tenemos dos grandes cosas que hacemos alrededor del microscopio de fuerzas: por un lado desarrollamos nuevos modos o tipos de microscopios de fuerzas, que algunos funcionan y otros lo acabamos abandonando porque el concepto no funcionaba. Luego, con esos modos o con otros, buscamos aplicaciones en el área de salud o relacionados con tejidos o moléculas biológicas, o en el área de materiales con aplicaciones en el desarrollo de baterías.

Pasemos ahora a hablar exactamente de tu vida como investigador. El premio Miguel Catalán celebra tu carrera científica, ¿de qué es de lo que te sientes más orgulloso?

El premio de la Comunidad de Madrid es a toda la carrera científica, digamos que hay que rellenar muchas casillas para que te lo den. Empezando en el aspecto formativo: he dirigido 25 tesis doctorales, que es un número considerable. Pero sobre el aspecto científico más destacado... no hay solo uno, en una carrera relativamente larga hay varios… pero digamos que hay dos cosas: por una parte, contribuimos de forma teórica y experimental a establecer las bases del funcionamiento de los microscopios de fuerzas, y ese conocimiento sí que es utilizado por la mayoría de los microscopios comerciales. Independientemente, desarrollamos el microscopio de fuerza bimodal, que no existía. Lo que es interesante es que además ha sido relevante y ha tenido implicaciones. Lo utilizan los microscopios más sofisticados, porque ese conocimiento está patentado y no todas las compañías lo pueden hacer.

Cuéntame en qué consiste

Ese microscopio de fuerzas bimodal ha abierto un nuevo campo, la microscopía de fuerzas multifrecuencia. Además, este microscopio es quizá el método de microscopía más sensible, el que más resolución proporciona en condiciones de líquido o al aire. Permite ver muchas propiedades simultáneamente, algo que otras técnicas de microscopía de fuerzas no pueden hacer.

¿Cómo funciona? ¿Sería posible explicarlo de forma divulgativa?

Es algo complejo. El microscopio de fuerzas tiene un dedo molecular que, generalmente, solo se movía a una frecuencia. Uno tiene que volver atrás casi 20 años para ver cómo era el contexto de la nanociencia. En ese momento era ya difícil operar el dedo molecular a una sola frecuencia, así que plantearse la posibilidad de operarlo a dos frecuencias fue un cambio de paradigma. Con esto se ha aumentado la capacidad del dedo molecular para extraer propiedades del material de forma simultánea, para duplicarlas. Se ha conseguido esto, además, sin ralentizar la operación del microscopio, sin comprometer ninguna de las otras características del microscopio de fuerzas.

Una multiplicación de su capacidad, tal cual

Exacto, sin restar nada. Y eso es el punto fundamental. Sigue siendo un dedo molecular, pero tiene dos canales distintos y eso duplica la capacidad de extraer información, propiedades del material, sin comprometer las características.

Es una tecnología en la que seguís trabajando.

Exactamente. El concepto se generó hace 18 años, pero luego ha habido que desarrollarlo para diferentes aplicaciones. Inicialmente el concepto de microscopía bimodal era aumentar el contraste, la resolución del microscopio. Pero con el tiempo lo que hemos descubierto es que, además de ganar mayor resolución y contraste, lo que hemos ganado es la capacidad para medir de forma cuantitativa propiedades del material, que pueden ser propiedades mecánicas, como el módulo de young; propiedades magnéticas, como el campo magnético; etcétera. Eso es lo que hemos ganado, y enfatizo en la palabra cuantitativo: poner número a esa interacción. Eso es lo que no estaba presente hace 18 años y es en lo que hemos trabajado desde entonces.
Además, en las aplicaciones para otros materiales (polímeros, células, materiales, magnéticas...) siempre hay que cambiar cosas para que el método funcione. Los detalles para cada material hay que construirlos.

Tras 40 años de carrera, ¿cómo te sientes tras haber conseguido todos estos logros?

Satisfecho (ríe), francamente. Mi carrera científica sigue, estoy satisfecho, pero quiero estar más satisfecho.

Cuando hablábamos al recibir el premio Miguel Catalán, me contabas que el reto siempre está en que esto llegue a la industria

Uno tiene que asumir que realmente la probabilidad de que desarrollos científicos de laboratorio de grupos de investigación lleguen a la industria es muy remota.

¿Por qué?

Parte de la ciencia se hace en redundancia. En el mundo hay más de 10 millones de investigadores. Es un número muy grande, y las cosas que acaban funcionando en el mercado no son comparables: no hay 10 millones de nuevos dispositivos cada año. La posibilidad de que un grupo de investigación haga algo que llegue a la industria es muy baja. Ciertamente es de menos del 1\\%.

Esto es por distintos factores: hay muchos grupos que hacen pequeñas variaciones sobre un problema para dar por seguro que funciona. La redundancia es necesaria pero también significa hacer ciencia incremental: se fundamenta un conocimiento pero no da lugar a desarrollos nuevos, sino más seguridad. Después, dentro de los desarrollos novedosos, solo una pequeña fracción de ellos puede pasar a ser un producto comercial porque, aparte de la novedad y de ofrecer ventajas, tiene que ser robusto, compatible con otros procesos, fácil de usar... hay una serie de componentes que luego hay que cumplir. Esto es un hecho. Teniendo en cuenta el número de patentes que el CSIC licencia cada año en relación al número de investigadores, uno ve el cambio.

¿Esto es frustrante?

Yo creo que no, no necesariamente. Más que frustrante diría que es un hecho.

A veces parece que se mide la ciencia porque llegue a la población, pero a lo mejor no siempre es necesario

La sociedad está estructurada de manera que hay proyectos y centros de investigación para que resolvamos problemas de la sociedad. Esos problemas pueden ser de tipo práctico: por ejemplo, crear un nuevo medicamento, un circuito integrado más rápido, una batería compatible con el medio ambiente... eso son cosas que la sociedad requiere ya. O bien para un conocimiento más fundamental de cómo interaccionan los átomos, por ejemplo. Eso es un conocimiento básico que no tiene por qué dar lugar a ninguna aplicación. Eso son necesidades que la sociedad establece y los científicos tenemos que dar respuesta a ello. Pero, digamos, dentro de este conjunto de científicos que hay en el mundo, digamos que solo unos pocos resultados científicos traspasan el mundo académico para incidir en la sociedad de forma que ayude a resolver problemas sociales.

También hay muchas formas de llegar a la sociedad. Por ejemplo, vosotros seguís trabajando en nuevas técnicas para ese microscopio y esos usos pueden derivar en solucionar otros problemas

Absolutamente. Ese camino indirecto existe. Los caminos indirectos claramente son parte por la que es necesario financiar la ciencia básica, primero porque genera el conocimiento por el que se construye el conocimiento aplicado, y después porque hay muchas formas indirectas de que el conocimiento básico llegue a cosas que nos afectan e influyen.

Has dicho varias veces que a ti te queda carrera para rato. ¿Algún próximo reto en el que trabajes?

Estamos trabajando en investigar las interacciones entre sólidos y líquidos, cómo es esa interacción para, de ese conocimiento, facilitar el desarrollo de nuevos dispositivos como baterías, supercondensadores para almacenar energía, y también para eliminar o controlar la contaminación de superficies como agua. El otro reto en el que trabajamos es cómo nuestro conocimiento y las medidas de las propiedades mecánicas a nivel nanométrico puede dar lugar a nuevos marcadores para detectar enfermedades a nivel celular o también para describir la fisiología de una célula con esta resolución.

No son dos retos pequeños

Para nada. Somos conscientes de ello. Pero son los retos que tiene ahora la sociedad. Al final nuestro día a día es resolver los detalles, que es algo que las personas no científicas no lo ven con claridad, pero el día a día de un científico es resolver los detalles que cuando se cuentan son aburridos, muy técnicos, no se ve con claridad cuál es el problema general que uno quiere resolver. Yo personalmente estoy contento y con la esperanza y certidumbre de que realmente podemos ofrecer a medio plazo respuestas a esos problemas.