Pongámonos en la piel de Ant-Man, el superhéroe de Marvel, capaz de reducir su tamaño hasta alcanzar el nanomundo. Aquí, donde los nanómetros (nm) son la medida de referencia, el coronavirus SARS-CoV-2 es una nave de batalla de 100 nm y una célula, una verdadera fortaleza de 10.000 nm en la que busca infiltrarse. Por suerte, las partículas de luz también se desplazan por este universo remoto y extraño, ofreciéndonos la posibilidad de interactuar con la materia nanoscópica. Pero al contrario que en el mundo macro, nos esperan resultados inesperados.
Alejandro Manjavacas (Madrid, 1984) también sabe lo que es vivir a caballo entre universos. Premio Extraordinario de Doctorado en Física por la UCM en 2013 y Premio RSEF-GEFES a la mejor tesis en física del estado sólido, fue profesor en la Universidad de Nuevo México (EEUU) hasta que en 2020 obtuvo la plaza de científico titular del Instituto de Óptica del CSIC en Madrid.
El regreso trajo un choque con la realidad administrativa de España, cuando tardó seis meses de un proyecto de tres años en justificar la necesidad de un ordenador con más potencia de cálculo. Pero también oportunidades: su técnica para 'quemar' las células cancerosas con nanofotónica, con un éxito superior al 90% en ensayos, ha recibido una de las Becas Leonardo de Física de la Fundación BBVA.
¿Es cierto que la nanofotónica, como se ha llegado a decir, supondrá una revolución como fue la electrónica en su día?
Eso son palabras mayores. La electrónica fue una de las grandes revoluciones del siglo XX, nos hizo pasar del mundo analógico al digital. Hoy en día no entendemos nuestra vida sin un teléfono móvil, pero hace 25 años era algo exótico. Hay pocos momentos en la historia en los que la vida de las personas ha cambiado tanto en tan poco tiempo. La nanofotónica intenta mejorar muchos aspectos de la tecnología, resolviendo problemas en ámbitos como la energía y la salud, pero es un poco atrevido compararla con la electrónica. Habrá que ver qué trae el futuro.
La riqueza de la nanofotónica, sin embargo, es que el trabajo de laboratorio se traduce rápidamente en aplicaciones prácticas. Ya la usamos sin saberlo.
Yo llegué a la nanofotónica cuando empecé mi doctorado, en 2008-2009. Venía de una formación muy teórica en la Universidad Complutense. Y una de las cosas que me fascinó de este campo es que podía seguir haciendo ciencia teórica, pero el tiempo entre un descubrimiento fundamental y el experimento no era tan largo como en otras áreas. Y a la inversa, puedes realizar experimentos y trabajar en la teoría para explicarlos. Nosotros somos un grupo teórico, pero nos gusta ir un poquito por delante, preparando sistemas para que otros puedan corroborarlos, y a la inversa, formulando modelos para explicar los resultados de otros experimentos.
Su equipo, de hecho, ha estado produciendo descubrimientos 'noticiosos' de forma continuada. Del efecto Casimir, la 'extraña fuerza' del universo nanométrico, a la restauración de daguerrotipos con nanopartículas de plata.
Me encanta este campo porque podemos pasar de una colaboración con el Museo Metropolitano a un estudio completamente teórico sobre fenómenos exóticos como la fricción de vacío, el efecto Casimir. En mis 12 años de carrera científica, he visto cómo cosas que parecían una locura están cada vez más cerca a nivel experimental, y tan aplicables que se pueden ver en un museo.
Alejandro Manjavacas en su laboratorio del CSIC.
¿Se puede describir la nanofotónica como el modo de interactuar mediante la luz y el calor con las partículas nanoscópicas para obtener resultados?
Exactamente. Todos interactuamos con la luz a diario: miramos nuestra imagen en el espejo, usamos una cámara de fotos... La diferencia en el mundo de la nanofotónica es la siguiente: la luz tiene una longitud de onda, la distancia entre ambos 'picos' de la curva. La longitud visible al ojo humano debe ser de entre 400 y 700 nanómetros. Nosotros trabajamos con sistemas materiales de una envergadura similar, en los que las interacciones son complejas. Si entendemos como interactúan, podemos usar la luz para controlar la materia y viceversa.
¿Las partículas nanométricas no se rigen por las mismas reglas de la Física?
Se rigen por las mismas reglas, pero los resultados son muy diferentes. En la vida macroscópica, las relaciones son intuitivas: puedes prever qué va a pasar. En la nanoscópica, en las que la que las partículas de luz y materia tienen el mismo tamaño, te llevas muchas sorpresas. Empiezas intentando describir un fenómeno, y encuentras aplicaciones que no habías previsto.
¿Y cómo se produce esa interacción, por ejemplo, en el test rápido de Covid?
Es como una especie de bandera: las nanopartículas son testigos de que hay algo ahí. Igual que en el test de embarazo, hay dos partes: una parte biológica que reacciona, en este caso frente a la proteína del SARS-CoV-2, y una óptica que nos permite verlo. Se empiezan a acumular nanopartículas que reflejan la luz y forman la línea roja.
¿Cómo se aplica esto a la terapia contra el cáncer con nanofotónica?
La idea es utilizar nopartículas de oro para que absorban luz a una longitud de onda precisa. Esto les permite calentarse para tratar el cáncer de próstata. Se inyectan en el torrente sanguíneo, se acumulan en la zona del tumor porque tiene un metabolismo más rápido, y se introduce una vía conectada a un láser mediante fibra óptica. La luz láser pasará sin dañar el resto del tejidos, alcanzará las partículas, las calentará y destruirá las células cancerosas de alrededor.
¿Qué pensaron cuando vieron a personas abrir los tests, declarar que ahí no había nada y concluir que todo era mentira?
[Ríe] Nos hace gracia, pero al mismo tiempo es un poco triste. Parece que, como sociedad, la tecnología nos pilla cada vez más lejos. La tenemos más presente que nunca, pero la entendemos menos. Hace 60 años, mi abuelo sabía arreglar la mitad de las cosas que le pasaban a su coche. Hoy en día, si se enciende una luz, lo más que puedo hacer es llevarlo al mecánico. Y es nuestra responsabilidad como científicos divulgar y explicar por qué funcionan las cosas. Cuando la gente desconfía, las consecuencias son enormes.
¿Cómo ha percibido la confianza en la ciencia tras haber estado entre EEUU y España en lo peor de la pandemia?
Yo he presumido mucho de España: un país que confía en los médicos y los científicos. En EEUU hay una brecha enorme para casi cualquier tema. La pandemia se convirtió desde el principio en una cosa política. Aquí, los políticos han podido disentir en las medidas a tomar, pero ninguno ha llegado a negar que la epidemia exista. Allí, ha sido un poco el salvaje oeste. Diría que les ha salvado que sus núcleos urbanos tengan poca densidad, exceptuando lugares como Nueva York, donde ha sido más grave. Tiene que ver con su cultura, que pone la libertad personal por encima de todo. También con la desigualdad: la brecha entre quien puede estudiar y quien no.
¿Cómo ha alcanzado entonces EEUU la excelencia investigadora?
En España puedes poner un baremo de nivel mínimo para tus estudiantes. En EEUU se concibe como un servicio: "Yo le estoy pagando, y mucho, así que usted debe proporcionarme el conocimiento aunque sea masticado". Pero al mismo tiempo, es un sistema flexible: hay muchas oportunidades para la gente realmente buena. Yo he tenido estudiantes haciendo investigación desde segundo de carrera. Podía hacer contratos en dos días, aquí me llevaría meses. España hace muy buena ciencia. Pero en EEUU, el investigador tiene una red de apoyo que le quita el papeleo, mientras que aquí tenemos que demostrar constantemente que no estamos malgastando el dinero.
Al tomar la decisión de volver a España, ¿Confiaba en tener los recursos para mantener el nivel de su carrera investigadora?
Sabía que no iba a ser fácil, que en algunos aspectos ganaría y que en otros iba a perder. Hay más libertad: en EEUU a veces hay más presión por traer dinero que por generar resultados. En España hacemos muy buena ciencia. No tenemos nada que envidiar a otros países: el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona está al nivel de los mejores del mundo. Y se podría hacer más si se facilitara la burocracia con la que nos enredamos en el día a día. También se echa de menos la inversión privada. Las becas Leonardo de la Fundación BBVA son fundamentales, porque el conocimiento repercute en la sociedad. Y nos dan visibilidad: permiten que yo como científico te pueda explicar a tí qué estoy haciendo, y por qué es importante.
Gemma Busquet Rico, investigadora en el Departamento de Física Cuántica y Astrofísica de la Universitat de Barcelona; Francisco Pelayo García de Arquer, jefe de Grupo de Investigación en el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO); María Moreno Llácer, investigadora contratada Ramón y Cajal en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV); y Alexey Nikitin, investigador científico en el Donostia International Physics Center, son los otros cuatro receptores de las Becas Leonardo de Física 2022.