Esta avanzada capacidad nos permite observar detalles a escalas extremadamente pequeñas, lo que es esencial para comprender a fondo las propiedades y comportamientos de los materiales. Tal conocimiento es fundamental para impulsar investigaciones de alto impacto en ciencias de materiales, abriendo nuevas posibilidades para el desarrollo de tecnologías innovadoras.
Grandes oportunidades se abren para la minería y el análisis de materiales en Chile tras la nueva adquisición de un nanomanipulador por parte de la Unidad de Microscopía Electrónica (UME), dependiente de la Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo y Creación Artística (VIDCA), de la Universidad Austral en Chile. Financiado a través de un proyecto ANID de la Dra. Judit Lisoni (Fondecyt Regular 1230945), Directora de la UME UACh, esta nueva tecnología representa un avance significativo, ya que agrega a esta unidad una capacidad única en Chile. (Vea video).
La tecnología, que trabaja en conjunto con la técnica de haz de iones focalizados (FIB, por sus siglas en inglés) del microscopio Auriga, permite la preparación de lamelas ultrafinas. Estas láminas, de dimensiones nanométricas, son esenciales para los análisis avanzados en microscopía electrónica de transmisión. Según la Dra. Lisoni, «esta capacidad única en el país abre nuevas posibilidades para la investigación y para aplicaciones industriales, particularmente en minería, donde se puede agregar valor a los procesos extractivos mediante análisis metrológicos avanzados»
Es importante precisar que la UME cuenta con un Sistema de Microscopios Electrónicos en que cada uno de sus cuatro microscopios interactúan y se potencian. Está constituido por un Microscopio Electrónico de Trasmisión (TEM) con filtro de energía para múltiples modos de operación; dos Microscopios Electrónicos de Barrido (SEM) con microanálisis, uno de ellos con sistema de presión variable y platina fría; el otro Microscopio Electrónico de Barrido y Transmisión (SEM-STEM), con sistema de doble haz (CROSS BEAM); y, un Microscopio de Epifluorescencia. Un sistema de nanotecnología de estas características, que permite el análisis tanto de la materia inorgánica como la orgánica, sirve al país en numerosas áreas.
Las lamelas ultrafinas, de dimensiones nanométricas, son esenciales para los análisis avanzados en microscopía electrónica de transmisión.
“Somos los primeros en Chile y con capacidad única para hacer lamelas, las que tienen una dimensión muy pequeña, que se podría comparar con un cuarto del área de un glóbulo rojo y un espesor equivalente a la suma de dos virus Covid”, explica la Dra. Judit Lisoni, quien también es profesora titular del Instituto de Ciencias Físicas y Matemáticas, de la Facultad de Ciencias UACh, e investigadora principal del Núcleo Milenio de MXenos Avanzados para Aplicaciones en Sustentabilidad – AMXSA.
La académica recalca que la idea es “desarrollar proyectos con la industria. Principalmente queremos contribuir a la minería donde sería posible aumentar el valor agregado gracias a análisis que permitan establecer estándares de metrología, que es la ciencia que se encarga de las mediciones para que éstas sean más precisas y confiables». Como explica la Dra. Alejandra Álvarez, jefa del área de desarrollo tecnológico de JRI Ingeniería, “la metrología de minerales de tierras raras en relaves, en contraste con la del cobre, es una técnica que no está desarrollada en Chile. Por esta razón es que desde el año 2023, JRI colabora con la UME para elaborar un método para la identificación de estos minerales. La implementación del nanomanipulador resulta ser una tecnología novedosa en nuestro país y nos ayudará a determinar el ambiente químico para la adecuada determinación del proceso para la extracción de las tierras raras”. Todo esto ayudaría a asegurar la calidad de los minerales extraídos y procesados, contribuyendo a certificación de calidad, maximizar la recuperación de minerales en procesos como la lixiviación y la flotación, entre otros.
Sin embargo, aunque esto representa una novedad para Chile, aún estamos lejos de lo que ocurre en países altamente tecnológicos como Taiwán, donde se producen cientos de lamelas a la semana durante todo el año. Por ello, es fundamental aprovechar rápidamente las oportunidades que surgen para el país, maximizando el uso de los valiosos recursos con los que cuenta este laboratorio de la UACh en el sur.
La técnica implementada
Microscopio Electrónico de Barrido (FESEM Auriga) de la UME.
La encargada del Microscopio Electrónico de Barrido (FESEM Auriga) de la UME, Ximena Vergés, profesora de biología, lidera la implementación de técnicas avanzadas utilizando el nanomanipulador. “Este aditamento, junto con otras dos herramientas, son fundamentales para el proceso”, explica la profesional.
Por un lado, el nanomanipulador, tal como su nombre lo indica, permite manipular la lamela, mientras que el haz de iones de galio se utiliza para esculpir la muestra y crear la lámina ultrafina. Además, señala: “Un inyector de platino in-situ, que funciona dentro del microscopio electrónico sin necesidad de retirar la muestra, nos permite fijar la lamela al nanomanipulador, facilitando su transferencia a una rejilla especial. Esto permite que la muestra sea medida posteriormente en el microscopio electrónico de transmisión (TEM). En TEM, los electrones atraviesan la muestra reducida a un grosor ultrafino, lo que nos permite obtener imágenes detalladas a nivel atómico”
Unidad de Microscopía Electrónica (UME)
Así como los telescopios más modernos nos acercan a lo infinitamente inmenso, los potentes microscopios electrónicos de hoy nos llevan a lo infinitamente pequeño, nos acercan al corazón de la materia. Los constantes avances en la tecnología de los microscopios posibilitan su aplicación en numerosos campos, hasta hace poco impensados.
La Unidad de Microscopía Electrónica (UME) en el Campus Isla Teja UACh.
Por más de 30 años la Unidad de Microscopía Electrónica (UME) de la Universidad Austral de Chile ha estado al servicio de la investigación, haciendo importantes aportes a la ciencia y a la sociedad. En ese marco, la actual UME se creó con el objetivo de fortalecer las acciones de investigación, formación de capital humano, prestación de servicios y dar un importante apoyo al quehacer universitario.
Los microscopios electrónicos modernos permiten a científicos de todo el mundo investigar una amplia variedad de fenómenos a nivel microscópico. Entre sus aplicaciones destacan la identificación de microplancton en sedimentos oceánicos, el análisis de restos fósiles encontrados en cañones submarinos, el estudio de estructuras asociadas a terremotos inducidos por microfracturas en rocas y minerales, y la caracterización de materiales poliméricos con múltiples usos. También se emplean en muestras forenses para detectar procedencia y rastros materiales de armas de fuego, analizar la contaminación en algas marinas, evaluar implantes dentales, y estudiar células dañadas por enfermedades infecciosas o células cancerosas, entre muchas otras aplicaciones.
JRI
De izq. a der., Alejandra Álvarez (Jefa del Área de Desarrollo Tecnológico en JRI) e Isabel Gutiérrez (Consultora JRI).
La empresa JRI Ingeniería, desde el año 2013 trabaja en la conversión de los relaves mineros chilenos, desde un pasivo a un activo. El año 2017, en co-ejecución con la Empresa ECOMETALES, se adjudican la convocatoria para la recuperación de elementos de valor en depósitos de relaves, perteneciente a los Programas Tecnológicos de la Gerencia de Capacidades Tecnológicas de CORFO (16PTECME-66527). Desde entonces, con el apoyo de CORFO INNOVA (INNOVA ALTA TECNOLOGÍA: 23IAT-246199) JRI ha estado trabajando en el desarrollo de una minería secundaria y polimetálica que, además de recuperar los elementos de valor convencionales, tales como el cobre y hierro, se recuperan también las tierras raras. La recuperación de estas tierras raras tiene el desafío particular que se encuentran en un material molido y en cantidades de trazas, lo que dificulta la identificación de las especies mineralógicas portadoras de estos elementos.