Se acudimos a definición científica destes tres principios e a continuación relacionámolos cos traballos das investigacións de Aurora Sampedro, descubrimos que estes tres factores, flúen e interactúan, sen entorpecerse, nin solaparse unhas veces de forma expresa, con outros nomes, e outras algo máis sutil, nun universo que os envolve de forma recorrente, e nos que é difícil coñecer o punto exacto, onde comeza un e acaba o outro, ou mesmo confundir os tres, tan similares e por veces tan diferentes.
A eses graos diminutos cristalizados que Aurora descubriu a través das técnicas espectróquícas e espectrográficas, que se repetían, ben lle podemos chamar fractales e nanopartículas, vinculados a física cuántica, ao replicarse sempre da mesma forma en diferente tamaño, nese micro espazo, tan difícil de medir, por non dicir imposible, cos métodos clásicos, ao estar situado, a modo de exemplo, onde finaliza o punto e comeza a liña, e que Aurora estaba acoutando, en realidade estaba marcando a dirección da física cuántica.
Para comprender aos Fractales, ás Nanopartículas e á Física Cuántica, recorro a empresa na que me formei e na que desenvolvín a miña carreira profesional (BBVA), que a través, dos premios "Fronteras del Conocimiento", por certo, vinte e cinco deles foron premiados posteriormente co Premio Nobel, ás "Becas Leonardo" e "bbvaopenmind.com", que contribúen a creación e a difusión da ciencia, en diversos ámbitos.
"Tras la concesión del Premio Nobel de Física a Ferenc Krausz y Anne L'Huillier, son ya 25 los galardonados con Premios Fronteras del Conocimiento que posteriormente han ganado un Nobel.
Diez Premios Fronteras del Conocimiento, han ganado posteriormente el Nobel de Economía: Lars Peter Hansen (2013), Jean Tirole (2014), Angus Deaton (2015), William Nordhaus (2018), Abhijit Banerjee y Esther Duflo (2019), Paul Milgrom y Robert Wilson (2020), David Card (2021) y Ben Bernanke (2022).
Seis Premios Fronteras del Conocimiento, han ganado posteriormente el Nobel de Medicina: Shinya Yamanaka (2011), James P. Allison (2018) David Julius y Ardem Patapoutian (2021) y Katalin Karikó y Drew Weissman (2023).
Seis Premios Fronteras del Conocimiento, han recibido posteriormente el Nobel de Física: Didier Queloz y Michel G. E. Mayor (2019), Klaus Hasselman y Syukuru Manabe (2021), y Ferenc Krausz y Anne LHuillier (2023).
Tres Premios Fronteras del Conocimiento, han recibido posteriormente el Nobel de Química: Robert J. Lefkowitz en 2012, y Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna en 2020.
Fractales: el código geométrico de la naturaleza (1).
"El descubrimiento de la geometría fractal hace escasamente 50 años ha permitido explorar matemáticamente las "irregularidades" de la naturaleza en muchas de sus formas.
¿Qué lógica siguen las ramas de un árbol cuando crecen? O los picos de las montañas, e incluso la trayectoria de los rayos en una tormenta, el ciclo de crecimiento de los microbios o la formación de las estrellas en la galaxia. Todos estos fenómenos naturales se pueden desencriptar gracias a la geometría fractal.
Según el principio matemático de autosimilitud una misma forma se repite a escala gradualmente más pequeña de manera indefinida, es decir: una forma idéntica dentro de la anterior y así sucesivamente. Hasta el infinito. Formas, ritmos, sonidos o trayectorias, porque todos estos fenómenos pueden descomponerse en estructuras autorreplicables, la principal característica de los fractales.
Las nubes no son esferas, las montañas no son conos, las costas no son círculos y la corteza de los árboles no es lisa, ni los rayos viajan en línea recta", dijo a finales de los 70 Benoit Mandelbrot, el matemático responsable de acuñar en 1975 el término fractal. (Mandelbrot), tenía una mente excepcionalmente visual que le permitió encontrar la base matemática de los fractales, a pesar de que estas figuras parecían irregulares al ojo humano. Siguiendo su instinto de interpretar los problemas en términos visuales, Mandelbrot analizó el gráfico que representaba la turbulencia generada por el ruido blanco y descubrió que, al margen de la escala del gráfico, los datos de un día, una hora o un segundo, tenían siempre el mismo patrón. Fue entonces cuando recurrió a los trabajos de los matemáticos Pierre Fatou (1878-1929) y Gaston Maurice Julia (1893-1978).
Gracias al potencial de los ordenadores (...) pudo replicar esta ecuación infinitamente para obtener una de las imágenes más icónicas de la ciencia, el conjunto de Mandelbrot. Esta curiosa imagen, de aspecto orgánico e irregular, responde al principio matemático de autosimilitud de los fractales y es infinitamente ampliable: el patrón de los bordes se repite una y otra vez al profundizar en la imagen.
Imagen: visualización del conjunto de Mandelbrot construido a partir de una ecuación replicada infinitas veces por ordenador. Autor: Lars H. Rohwedder/ Fuente: Wikimedia.
Mandelbrot publicó Fractal Geometry of Nature (1982), una obra con la que recibió la atención y legitimidad propias del creador de un nuevo campo de conocimiento. (...) Defendía que los fractales son más naturales e intuitivos que los objetos basados en la Geometría Euclídea, generados y regularizados artificialmente por el hombre. (...) Gracias al descubrimiento de los fractales, por primera vez una ecuación sencilla puede explicar formas de gran complejidad que, además, con el tiempo se ha demostrado que están presentes en los grandes procesos de la naturaleza.
Nanopartículas: el arte de lo invisible (2)
"Las ciencias físicas y de la naturaleza, la ingeniería y las matemáticas en tanto que áreas de trabajo (...) en las que las revoluciones pueden ocurrir con relativa facilidad. La teoría de la relatividad de Einstein -el «absoluto» de la velocidad de la luz y la gravedad como deformación del espacio-tiempo, la mecánica cuántica como una concepción completamente nueva de la mecánica para describir la realidad basada en enfoques probabilísticos (...).
Una revolución científica se origina a partir de individuos poseedores de una increíble voluntad y fortaleza interior, personas capaces de generar una poderosa fuerza centrípeta a partir de un único concepto como principio organizador universal (Arthur Koestler, «cuanto más original es un descubrimiento, más obvio resulta a posteriori).
El progreso en la ciencia (...) depende tanto del descubrimiento central como de su posterior articulación. La creación de Mendeleev de la tabla periódica antes de que se conocieran las partículas y los átomos (...) y el desarrollo de Heisenberg de la mecánica cuántica que reemplazó el determinismo newtoniano son ejemplos de superación de dogmas y creación de principios científicos nuevos.
Darse cuenta de que la química, la biología y la física tal como las conocemos y las empleamos hoy en ingeniería y medicina prácticamente no existieron hasta hace sólo un siglo y medio es toda una lección de humildad. La informática y las comunicaciones, que dependen directamente de la electrónica, desarrollan los principios de su hardware a partir de la mecánica cuántica y de la teoría de la información.
la nanotecnología es un fenómeno relativo al tamaño, a la dimensión. (...) afecta a aquellas áreas de la ciencia, la ingeniería y la tecnología donde interviene la escala. (...) Si reducimos el tamaño de un material al máximo, es decir, a escala atómica o molecular, sus propiedades serán completamente distintas. (...) los procesos químicos y biológicos experimentan una transformación radical de sus propiedades a nanoescala.
Cuando descendemos al nivel de las pequeñas dimensiones, aumenta la relación superficie/volumen, un efecto de la nanoescala (...) debido a que las propiedades cambian radicalmente cuando se desciende al nivel de las unidades más pequeñas, podemos actuar sobre ellas mediante técnicas de ensamblado y escultura.
La electrónica, la informática y las comunicaciones se han beneficiado enormemente de las propiedades de la nanoescala, (...) un fenómeno de mecánica cuántica llamado «tunelado». El inmenso volumen de datos que procesa Google (...), es viable porque las unidades de disco magnéticas almacenan más en menos espacio. La nanotecnología (...) se basa en la escala nanométrica, tiene aplicaciones en muy diversas disciplinas. (...) la catálisis o la síntesis de moléculas, la preparación de compuestos y los recubrimientos duros (...) se basan en interacciones a nanoescala.
Nanopartícula: Partícula que es más pequeña que 100 nanómetros (milmillonésima parte de un metro) (3)
Nanopartículas: partículas microscópicas con una dimensión menor a la de 100 nanómetros (el equivalente a un millar de átomos) (4)
En la siguiente imagen, recogida de la tesis doctoral, defendida por Pedro José Rivero Fuente, en la Universidad Pública de Navarra, en julio de 2014, podemos apreciar cómo se repiten los fractales, la disposición de las nanopartículas de plata con sus respectivos enlaces y la posible influencia de la física cuántica.
Tesis doctoral. "Contribution to the development of functional nanostructured coatings based on silver nanoparticles". Julio 2014. Pedro José Rivero Fuente
Física cuántica:
"La física cuántica es uno de los grandes logros del intelecto humano y es la base de la comprensión de los fenómenos naturales (...) explica el átomo, el enlace químico, las moléculas, la interacción de la luz con las partículas, la materia...
Aunque la física cuántica describe el mundo a escala atómica podemos observar sus consecuencias a escala macroscópica en las propiedades térmicas (como la radiación), ópticas (como los colores), eléctricas (como la clasificación entre aislantes, metales y semiconductores en los sólidos cristalinos) y magnéticas (como el ferromagnetismo, antiferromagnetismo y otros ordenes magnéticos de la materia). (...) (5)
El largo camino para entender la física cuántica (6)
"El electromagnetismo clásico de Hendrik Lorentz y James Clerk Maxwell no explicaba por qué esto solo ocurría con determinadas frecuencias de onda. Einstein vio la luz, nunca mejor dicho, en los cuantos de Planck: la luz no se comportaba como una onda continua, sino como un chorro de partículas, "cuantos de luz" -hoy fotones- de energía discreta.
Bohr fue el primero en aplicar la cuántica para describir el átomo, lo que en 1913 produjo un modelo que se apartaba radicalmente de los anteriores. El átomo, proponía Bohr sobre el esquema previo de Ernest Rutherford, emite o absorbe energía cuando un electrón salta entre órbitas circulares discretas. Los valores permitidos por la constante de Planck implicaban que el electrón saltaba de órbita sin pasar por los lugares intermedios. Arnold Sommerfeld generalizó en 1915 el modelo de Bohr modificando las órbitas circulares por otras elípticas.
En 1925 Heisenberg, su maestro Max Born y Pascual Jordan se basaron en los trabajos de Bohr y Sommerfeld para formular matemáticamente la mecánica cuántica mediante el álgebra de matrices. Wolfgang Pauli aplicó esta mecánica de matrices al modelo atómico de Bohr, pero al año siguiente este enfoque quedaría superado por la función de onda propuesta por Erwin Schrödinger. En este paso fue fundamental la aportación de Louis de Broglie, quien en cierto modo dio la vuelta a las gafas de la cuántica: si la luz podía comportarse como una partícula, también un electrón podía comportarse como una onda. Posteriormente Paul Dirac fusionaría la ecuación de Schrödinger con la mecánica de Heisenberg.
La conclusión de Bell fue que las variables ocultas de Einstein no existían. (...) los experimentos no han dejado de corroborar lo que Bell demostró sobre el papel. El entrelazamiento es el fundamento del teletransporte cuántico, capaz de transferir propiedades de una partícula a otra.
La mecánica cuántica ha demostrado una y otra vez su poder para predecir el comportamiento de la naturaleza. Lo cual no quita que todo ese cúmulo de rarezas iniciado por la constante de Planck haya alumbrado nuevas interpretaciones más allá del "¡cállate y calcula!" de la de Copenhague (en palabras de David Mermin): la formulación de integral de caminos, desarrollada por Feynman y que suma todas las trayectorias de una partícula, la interpretación de muchos mundos, las teorías de colapso objetivo...
Sin embargo y con independencia de las distintas gafas disponibles para observar la cuántica, hay algo indudable, y es que al trabajo pionero de Planck le debemos gran parte de lo que ha sostenido nuestra civilización durante estos 120 años, desde el primer transistor a la actual sociedad de la tecnología; y en un futuro ya casi presente, la computación cuántica. Poco importa que no la comprendamos, dado que los propios físicos dicen no entenderla. "La mecánica cuántica es magia", dijo Daniel Greenberger. Así que obedezcamos a Feynman si lo mejor que podemos hacer es relajarnos y disfrutar del espectáculo".
Aportacións a ciencia
A medida que se coñecen as investigacións de Aurora, un sente un goce especial ao ver como ía medrando o seu talento, nun espazo ocupado por homes e no que en varios aspectos foi pioneira.
Aurora, utilizou para as súas investigacións técnicas de análise máis precisas, eficientes e rápidas: a espectro-química e a espectro-gráfica. Técnicas, que ela dominaba, a raíz dos estudos, sobre oligoelementos de orixe animal, para a súa tese de doutoramento, e que soubo modelar para o estudo das diferentes aliaxes de metais.
É gratificante comprobar como esa muller, formada, disciplinada, valente, tenaz e adiantada ao seu tempo traballaba sobre:
- A corrosión nos diferentes metais.
- A resistencia a fatiga dos materiais, que leva a acortar a súa vida útil.
- Os aliaxes antifricción.
- A determinación de impurezas e de menores constituíntes.
- O procesos de recristalización a temperatura ambiente.
- A aparición do terceiro elemento.
- A incorporación do arsénico para gañar dureza e do cobre para limitar o fenómeno da segregación.
- O crecimiento de graus e a maduración, provocados pola deformación dos materiais.
- A aparición de "espuma" nos procesos de fabricación, na fase previa á de moldeado.
- Maquinabilidad de los aceros con la adición del plomo en piezas de gran responsabilidad a esfuerzos elevados.
- Resistencia del plomo, en los componentes de las baterías eléctricas, como elemento anticorrosión, frente al ataque del ácido sulfúrico.
- Combinación eficiente de dos propiedades antagónicas: resistencia al desgaste de un metal duro y la plasticidad inherente a un metal blando.
- Las aleaciones antifricción son indispensables, para disminuir el frotamiento y, como consecuencia, el calentamiento y desgaste, y para aumentar la duración de los metales sometidos a rozamiento. Incrementan la seguridad, al evitar el agarrotamiento de las piezas en servicio.
- Determinación del Ti en los aceros inoxidables austeníticos, para el intervalo de concentraciones de 0,20-0,70%.
- Los aceros inoxidables austeníticos, con un contenido (18% de Cr y 8% Ni), presentan una gran resistencia a la corrosión atmosférica y a la del agua, ácidos orgánicos y minerales.
- En la determinación espectro-química del Fe en relaciones Cu-Ni resistentes a la corrosión, el hierro debe de encontrarse en solución sólida para ser efectivo, en caso contrario, puede provocar corrosión por picadura en condiciones normales de servicio.
- En las aleaciones Cu-Ni, se debe de emplear la técnica de disoluciones, y como fuente de excitación el arco eléctrico sobre soluciones de la aleación situadas en electrodos de grafito.
Aurora abriu unha nova liña de investigación, centrada nas aliaxes de materiais, nas que conseguiu excelentes resultados, que deu a coñecer en congresos internacionais de química e en publicacións científicas.
A base científica, a disciplina investigadora, a ética e o rigor foron os fíos cos que teceu Aurora toda a súa vida familiar, social e profesional. As súas investigacións marcaron un antes e un despois no campo das aliaxes con diferentes metais.
Este intenso traballo, contribuía ao avance da ciencia, que visto coa perspectiva do tempo, mesmo semella, que Aurora estaban a punto entrar no universo das nanopartículas, dos fractales e rozando a influencia da física cuántica. En todo ese proceso, ao meu entender, de forma visual, estaba situada no micro espazo, que marca o límite que vai do punto ao inicio da liña. Se chega a dar ese enorme salto, podíamos estar falando dun antes e un despois na ciencia de materiais e o nacemento de numerosas patentes
Visualizar de forma resumida a historia de vida de Aurora Sampedro Piñeiro, produce un gozo inmenso, ao ir descubrindo como ía medrando o seu talento, parello a madurez: persoal, profesional, académica e investigadora.
Grazas a esta muller, adiantada ao seu tempo, visionaria, formada, intelixente, prudente, libre, austera, constante e tenaz, que a pesar das adversidades, marcou unha nova senda investigadora, en tempos difíciles, escasos de recursos materiais, de medios humanos e illados dos principais centros de investigación e dos países máis desenvolvidos
A grandeza de Aurora, creativa e innovadora, traballadora incansable e visionaria, que sen perder a súa esencia, volvía a súa terra cada verao para descansar ir a praia e o monte, nadar e camiñar, falar cos veciños e ser unha máis na comunidade que a viu nacer e a que se sentiu vinculada toda a súa vida.
NOTAS:
1. Fractales: el código geométrico de la naturaleza. bbvaopenmind.com https://www.bbvaopenmind.com
2. Tiwari, S. y McGinn, R., "El arte de lo invisible. Logros, beneficios sociales y desafíos de la nanotecnología", en Fronteras del conocimiento, Madrid, BBVA, 2008.
3. Definición de nanopartícula - Diccionario de cáncer del NCI. National Cancer Institute. https://www.cancer.gov/ espanol/ def/ nanoparticula
4. ¿Qué son las Nanopartículas? Tipos y propiedades de Solmeglas https://solmeglas.com/ que-son-nanoparticulas
5. Física Cuántica - Superconductividad (ICMM-CSIC). Consejo Superior de Investigaciones Científicas. https://wp.icmm.csic.es/ fisica-cuantica
6. La física cuántica y el largo camino para entenderla | OpenMind. bbvaopenmind.com
