Desarrolla Cenam patrones y métodos de medición para nanomateriales
Por Israel Pérez Valencia
Santiago de Querétaro, Querétaro. 25 de abril de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- El Centro Nacional de Metrología (Cenam) participa, junto con otras instituciones nacionales e internacionales, en el desarrollo de patrones y métodos de medida enfocados en los nanomateriales que se emplean en diferentes tipos de industrias.
Ante la necesidad que existe de establecer una infraestructura de medición confiable y comparable en la nanoescala, el Cenam implementó el Programa de Metrología para las Nanotecnologías (Prometnano), con el objetivo de atender de manera sistemática las necesidades metrológicas del país, actuales y previsibles, en soporte a las nanociencias y para el aprovechamiento de las nanotecnologías.
En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, la coordinadora científica de la Dirección General de Metrología de Materiales del Cenam, Norma González Rojano, detalló respecto a los proyectos que realiza el Prometnano para el aprovechamiento de las nanociencias y las nanotecnologías en México.
Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cuál es el antecedente para el surgimiento de este programa?
Norma González Rojano (NGR): México no es ajeno del desarrollo tecnológico a nivel mundial, la comunidad científica mexicana de investigación, desarrollo e innovación ha estado muy activa desde hace más de un década en el área de las nanotecnologías, aunque su volumen es aún insuficiente para aprovechar a plenitud sus beneficios.
Por las responsabilidades del Cenam en materia de medición, ha participado en actividades como miembro de la Red de Nanociencias y Nanotecnología del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt); del Grupo de Trabajo del tema Nanotecnología del Consejo de Alto Nivel para la Cooperación Regulatoria entre México y Estados Unidos; del Comité Técnico de Normalización Nacional en Nanotecnologías; del Comité de Normalización Internacional Espejo del Comité Técnico de la Organización Internacional de Normalización (ISO) ISO TC 229, y del Proyecto Versalles sobre Materiales Avanzados y Normas (VAMAS, por sus siglas en inglés), así como con centros de investigación e industria en México. Ahí se observó la necesidad de que el Cenam diera el soporte que necesitan estas mediciones.
No existe todavía un sistema de medición establecido en México confiable y uniforme para atender mediciones a nivel de la nanoescala, por ello el Cenam implementó el Prometnano, que fue aprobado por el consejo directivo a finales de 2013, y que está conformado por un grupo de trabajo transversal a las especialidades de las cuatro direcciones generales del Cenam.
AIC: ¿Qué proyectos se están realizando en el Prometnano actualmente?
NGR: Tenemos cuatro proyectos activos, uno de ellos enfocado en la mejora y desarrollo de nuevos instrumentos y dispositivos de medida, además de otros tres en el desarrollo de patrones y métodos de medida para la nanoescala. El primero de ellos busca establecer trazabilidad del nanómetro al metro. En este proyecto participan las direcciones generales de Mecánica y Física.
En una primera etapa, se está trabajando en un microscopio de fuerza atómica metrológico, que tendrá la tarea de evaluar aquellos patrones que se desarrollen en el Cenam, en colaboración con otras instituciones de investigación, para la medición de nanomateriales. Buscamos que, por medio de este equipo, se cuente con trazabilidad al metro.
El proyecto se está realizando en la Dirección de Metrología Dimensional, a cargo de su director Miguel Ramón Viliesid Alonso y participa como responsable del proyecto el ingeniero Eduardo Francisco Herrera Martínez; por parte de la Dirección General de Física, está el doctor Héctor Alfonso Castillo Matadamas. Además, se firmó un convenio de colaboración con el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), unidad Querétaro, a través del doctor Juan Muñoz Saldaña con quien se estará trabajando.
AIC: ¿Qué implica esta primera etapa del microscopio de fuerza atómica metrológico que menciona?
NGR: La primera etapa del proyecto es el diseño y medición del desplazamiento nanométrico; la intención es que en dos años tengamos un prototipo inicial de este equipo que sería utilizado para investigación, desarrollo y calibración de patrones y que con este equipo se haga la diseminación de la trazabilidad al metro. Existe actualmente en México un número considerable de microscopios de fuerza atómica comerciales, de aquí que el objetivo es que estos puedan ser trazables al sistema que se está desarrollando en el Cenam.
AIC: ¿Hacia dónde van enfocados los otros proyectos del Prometnano?
NGR: El segundo proyecto está enfocado al desarrollo de patrones o materiales de referencia para la nanoescala, particularmente de nanopartículas de plata (Ag), que son utilizadas ampliamente en productos de limpieza —por sus propiedades bactericidas—, en textiles, cosméticos, entre otros.
El uso propuesto para este material de referencia es como una herramienta para evaluar el desempeño de equipos para la medición del tamaño y la concentración de nanopartículas y de investigación para la evaluación del riesgo potencial a la salud y al ambiente que pueda asociarse con la producción del nanomaterial. Este proyecto se realiza dentro de la Dirección General de Metrología de Materiales con la colaboración de la maestra en ciencias Esther Castro Galván de la Dirección de Materiales de Referencia.
El tercer proyecto está dirigido a la metrología para espectroscopía Raman, que es una técnica que se utiliza para la caracterización de nanomateriales. Hay una iniciativa internacional propuesta por varios institutos nacionales de metrología (INM) que tiene como fin darle un mayor impulso en el uso de esta técnica por parte de la industria y organismos reguladores.
Los proyectos originados dentro de esta iniciativa se realizan en el marco del VAMAS y del Comité Consultivo para la Cantidad de Sustancia (CCQM) del Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM). El Cenam está participando en esta iniciativa, junto con institutos de Estados Unidos, Alemania, Francia, Reino Unido, Brasil e Italia, entre otros, para establecer los protocolos y la calibración de estos equipos, el desarrollo de patrones de medida y la identificación de las normas necesarias para la evaluación de la conformidad.
Esta técnica se utiliza comúnmente en laboratorios de investigación, de dependencias gubernamentales y en algunas industrias, básicamente porque es una técnica con la que se obtiene información química y estructural de diversos materiales y sustancias de manera relativamente rápida y sencilla. De aquí que, con el desarrollo de documentos y materiales de referencias aceptados universalmente, se pueda estimular la adopción de esta técnica de manera más amplia por la industria y los organismos reguladores, específicamente.
AIC: ¿En qué consiste esa técnica?
NGR: El análisis mediante espectroscopía Raman se basa en el examen de la luz dispersada por un material al incidir sobre este un haz de luz monocromático. Una pequeña porción de la luz es dispersada inelásticamente experimentando ligeros cambios de frecuencia de la luz incidente y proporciona información química y estructural de la muestra.
Esta técnica se utiliza para caracterizar polímeros, pinturas, películas, polvos e incluso material biológico o nanomateriales, entro otros. Por eso el interés de que sea más utilizada y en particular que pueda utilizarse de manera cuantitativa.
En este proyecto participan el maestro en ciencias Froylán Martínez y una servidora, de la Dirección General de Metrología de Materiales, y el maestro Rubén Lazos Martínez, de la Dirección General de Metrología Mecánica. Asimismo, colabora el Cinvestav, por medio del doctor Sergio Jiménez Sandoval y el ingeniero Francisco Rodríguez Melgarejo.
En el cuarto proyecto estamos trabajando en polímeros nanocompuestos de matriz polimérica, con la intención de desarrollar materiales de referencia y protocolos de medida para caracterizar nanomateriales, antes y después de adicionarse a los polímeros, así como las propiedades de los polímeros conteniendo materiales en la nanoescala.
Este proyecto está alineado a una de las áreas técnicas (TWA-33, por sus siglas en inglés) del VAMAS relacionada con este tema. El Cenam y el Instituto Nacional de Metrología, Calidad y Tecnología (Inmetro) de Brasil participan como líderes de esta TWA. El objetivo es proporcionar las bases técnicas para mediciones, pruebas, especificaciones y normas armonizadas dirigidas a nanocompuestos de matriz polimérica.
Actualmente existen normatividades de la Organización de Normas Internacionales (ASTM, por sus siglas en inglés) e incluso de la Organización Internacional de Normalización, donde se describen métodos para caracterizar las propiedades físicas, mecánicas, entre otras, de polímeros compuestos; sin embargo, para nanocompuestos de matriz polimérica es un número muy limitado.
AIC: ¿Dónde se utilizan esos polímeros que menciona?
NGR: Hoy en día los materiales nanocompuestos de matriz polimérica se utilizan ampliamente en la industria del empaque de alimentos, automotriz, aeroespacial, electrónica y semiconductores, de la construcción, en energía, entre otras, por ejemplo, en autopartes como paneles, tableros e incluso en los neumáticos. En México, existen varias empresas transnacionales que utilizan este tipo de materiales en sus productos.
En este proyecto, participan la maestra Esther Castro Galván, el doctor José Manuel Juárez García y el maestro José Antonio Salas Téllez, de la Dirección de Materiales de Referencia.
AIC: ¿Hay algunas otras instituciones mexicanas que colaboren en esta iniciativa?
NGR: En el TWA-33 está participando también el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) de Saltillo, Coahuila, quienes tienen una amplia experiencia en el tema de polímeros y el Cinvestav, unidad Querétaro, además de algunas empresas.
Otra línea de acción del Prometnano es el tema de normalización. El Cenam participa en la elaboración de normas para las nanotecnologías como miembro del Comité Técnico de Normalización Nacional en Nanotecnologías (CTNNN) y del Comité de Normalización Internacional Espejo del Comité Técnico de la Organización Internacional de Normalización ISO TC 229.
Actualmente, el maestro Rubén J. Lazos Martínez, de la Dirección General de Metrología Mecánica del Cenam, es el coordinador donde participan representantes de centros públicos de investigación y de la academia, de la industria y de instituciones gubernamentales. Hasta el momento, se han emitido alrededor de 10 normas mexicanas publicadas en el Diario Oficial de la Federación.
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