Esteban Fonash
Cátedra Bayard D. Kunkle de Ciencias de la Ingeniería
Director, Centro de Penn State para la Educación y Utilización de Nanotecnología
Director, Asociación de Tecnología de Fabricación de Nanofabricación de PA
Director, Centro Nacional de Conocimiento Profesional y Aplicaciones de Nanotecnología de la Fundación Nacional de Ciencias
Universidad Estatal de Pensilvania
University Park, Pensilvania, EE. UU.
Educación:
- Licenciatura en Ciencias de la Ingeniería, Universidad Estatal de Pensilvania
- Ph.D., Ingeniería, Universidad de Pensilvania
Enfoque de trabajo:
El Dr. Stephen Fonash ocupa la Cátedra Bayard D. Kunkle en Ciencias de la Ingeniería en la Universidad Estatal de Pensilvania. Sus actividades en Penn State incluyen servir como director del Centro para la Educación y Utilización de Nanotecnología (CNEU) de Penn State, director del Centro Nacional de Aplicaciones de Nanotecnología y Conocimiento Profesional (NACK) de la Fundación Nacional de Ciencias y director de la Asociación de Tecnología de Fabricación de Nanofabricación de Pensilvania.
Consejos para estudiantes:
Habla con tus profesores de secundaria, pero ten en cuenta que es posible que no tengan demasiados conocimientos sobre nanotecnología y todo lo que esta puede hacer. Recuerda que cuando vas a una universidad, no vas a entrar en la nanotecnología de inmediato: vas a entrar en los cursos básicos de STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas).
Enlaces:
– Universidad Estatal de Pensilvania
Entrevista:
P: ¿Cuándo descubrió por primera vez que su carrera profesional se centraba en la nanotecnología?
Fonash: A finales de los 80, debido a que mi área de investigación son los dispositivos electrónicos, naturalmente me llevaron por el camino de cosas cada vez más pequeñas. En aquella época trabajaba en sensores, transistores y diodos y también en energía fotovoltaica, como sigo haciendo. La evolución del tamaño de los sensores y la microelectrónica fue hacia cosas cada vez más pequeñas, y comencé a darme cuenta de las ventajas que ofrece la singularidad de la nanoescala en muchas aplicaciones. También en ese momento mis intereses se ampliaron enormemente y me interesé mucho en las aplicaciones biológicas de la nanotecnología. Debido a este creciente interés en la nanoescala y su importancia, establecí la Instalación de Nanofabricación de Penn State en 1992. En cierto modo traje la nanotecnología a Penn State; creo que eso es bastante reconocido en Penn State. Aproximadamente en ese período trabajé con Cornell, Stanford y Howard, y juntos fundamos lo que se llamó la Red Nacional de Usuarios de Nanotecnología (NNUN) de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) para hacer que las instalaciones de nanotecnología estuvieran disponibles para su uso por parte de investigadores y empresas de todo el mundo. país. Tuvimos 10 años de financiación NNUN de NSF para esta misión, y luego llevé a Penn State a la Red Nacional de Infraestructura de Nanotecnología (NNIN) de NSF, la sucesora de NNUN, que continúa hoy. En 1998, también fundé el Centro para la Educación y Utilización de Nanotecnología (CNEU), que sigo dirigiendo.
Soy investigador además de docente; normalmente imparto cursos a nivel de estudiantes de posgrado. Sin embargo, alrededor de 1998 la industria de Pensilvania acudió a mí con la necesidad de más técnicos capacitados en micro y nanotecnología en Pensilvania. Entonces, juntos fuimos al estado y creamos en 1998 la Asociación de Tecnología de Fabricación de Nanofabricación (NMT) de Pensilvania. Este fue el comienzo de mi interés en la educación efectiva para el desarrollo de la fuerza laboral en nanotecnología. El concepto de NMT era, y es, que Penn State comparta sus recursos con la comunidad de Pensilvania y las universidades técnicas para brindarles a los estudiantes de dos años una educación práctica en micro y nanotecnología. Hablé con profesores, decanos y presidentes de estas escuelas y juntos trabajamos para instituir programas de nanotecnología para estudiantes de dos años en toda Pensilvania. Según el concepto PA NMT, las instituciones con carreras de dos años envían a sus estudiantes durante un semestre a Penn State y les brindamos una inmersión práctica en nanotecnología. Desarrollamos un conjunto de seis cursos para enseñar un conjunto de habilidades a estos técnicos, para que puedan conseguir trabajos en una variedad de campos. El pilar filosófico clave de lo que comencé con PA NMT Partnership es compartir: pude lograr que Penn State compartiera sus instalaciones con colegios comunitarios y enseñara este semestre de inmersión en NMT como un servicio para estos colegios comunitarios de PA. Otro pilar básico es educar a los estudiantes para toda la vida: darles habilidades que duren toda la vida y no educarlos para una industria. Entonces, con esa filosofía, las personas que salen del programa PA NMT trabajan para compañías farmacéuticas, trabajan para compañías químicas, algunas trabajan para compañías de electrónica, trabajan para compañías de células solares, todo tipo de compañías. Y obtienen un título de asociado, pero no de Penn State, sino de su colegio comunitario. Penn State solo imparte este semestre de inmersión. Penn State ahora ofrece este servicio a 33 escuelas en Pensilvania. Hemos graduado a casi 900 estudiantes de este programa. Ahora, el estado de Nueva York ha adoptado este enfoque de desarrollo de fuerza laboral calificada en nanotecnología. Lo están haciendo con colegios comunitarios y SUNY Albany es la universidad asociada. Minnesota también lo está haciendo. La universidad asociada es la Universidad de Minnesota y el colegio comunitario clave es el Dakota County Technical College. Y el estado de Washington y Indiana lo están haciendo; Puerto Rico lo está haciendo.
P: ¿En qué aplicaciones actuales de nanotecnología está trabajando?
fonash: Estoy trabajando en varias direcciones de investigación diferentes. Todos ellos implican de alguna manera la nanotecnología. Trabajamos con transistores a nanoescala y utilizamos nanocables de silicio que fabricamos con un enfoque muy diferente al que utilizamos normalmente. Normalmente, la gente coloca los catalizadores que hacen que se formen nanocables de silicio sobre una superficie vacía, y no saben exactamente adónde irá el catalizador, y luego hacen crecer los nanocables de silicio. Luego intentan cosecharlos, atraparlos y luego colocarlos. Y creemos que esa no es una forma fabricable de hacer las cosas. Como soy ingeniero, me gusta la ciencia, pero también me gusta hacer algo que sea razonable. Así que hemos ideado un esquema en el que en realidad se hace un pequeño túnel, orientado horizontalmente, y es exactamente donde quieres que esté el transistor. Luego colocamos el catalizador en el túnel y luego hacemos crecer el nanocable en el túnel y lo convertimos en un transistor. Y no es necesario mover el nanocable, ya que lo cultivaste donde querías y tenemos una patente para eso. Lo llamamos "crecer en el lugar", en contraposición a "crecer y colocar", que es la forma en que lo hacen casi todos los demás. Pero hay problemas con nuestro enfoque que requieren más investigación. Los problemas tienen que ver con la morfología alrededor de la superficie del nanocables, pero de todos modos nos hemos vuelto muy buenos fabricando transistores excelentes y hemos publicado sobre eso. Y luego estamos buscando nuevas formas de usar y posicionar el catalizador que se usa en el túnel; estamos buscando diferentes formas de autoensamblaje de ese catalizador y continuamos desarrollando esa idea.
La otra gran área de mis intereses actuales es el uso de nanotecnología en células solares. He estado activo en la investigación de células solares durante aproximadamente 35 años y escribí el libro Solar Cell Device Physics, que se publicó en 2010 y que es prácticamente aceptado como la "biblia" para ese tema. Desarrollamos un programa informático llamado AMPS (somos mis alumnos y yo) que utilizan unas 2.000 personas en todo el mundo y goza de gran prestigio. Y seguimos desarrollando células solares. Tenemos un nuevo concepto basado en nanoestructuras que estamos desarrollando y he creado mi segunda empresa derivada llamada Solarity, que posee la propiedad intelectual de esta nueva idea.
La otra empresa que inicié se llama NanoHorizons. Surgió de mi interés por la nanotecnología, la biología y la medicina. NanoHorizons fabrica nanopartículas de plata para aplicaciones antimicrobianas. La plata es antimicrobiana, eso lo sabían los fenicios hace 2.500 años. No sabían por qué, pero notaron que los recipientes de agua que contenían monedas de plata podían mantener el agua fresca por más tiempo. Los fenicios se dieron cuenta de esto hace 2500 años, y los romanos lo usaron, y resulta que funciona porque la plata es antimicrobiana. Cuando nace un niño, normalmente le dan gotas de nitrato de plata en los ojos por la misma razón: porque los iones de plata son antimicrobianos. Si se fabrica plata a nanoescala, no se utiliza mucha, pero resulta ser muy activa como agente antimicrobiano y mata virus y bacterias.
P: ¿Qué es lo más gratificante de trabajar con nanotecnología?
fonash: Trabajar en la nanoescala abre la puerta a nuevas oportunidades. En nuestra investigación sobre células solares, por ejemplo, podemos utilizar nanoestructuras para construir células que funcionen de manera más eficiente y utilicen menos material; menos material significa costos de fabricación más baratos. Podemos hacer esto gracias a dos fenómenos de la naturaleza que sólo adquieren importancia en la nanoescala. Estos se llaman fotónica y plasmónica. Y hay otros fenómenos que sólo cobran importancia en la nanoescala y que otros grupos están explotando para avances similares en productos.
P: ¿Hay algún ejemplo que pueda dar que muestre cómo algo en lo que ha trabajado ha impactado positivamente al mundo?
fonash: Creo que mi libro sobre física de dispositivos de células solares ha tenido un impacto muy positivo. La primera edición salió en 1981 y tanto ella como la nueva edición han sido muy, muy bien recibidas y utilizadas en todo el mundo. Y creo que la otra cosa que puedo señalar es que nuestro programa informático AMPS ha sido muy bien recibido. Este programa se utiliza en todo el mundo para analizar y diseñar células solares, detectores y otros dispositivos. Animé a la universidad a permitir que otras personas descargaran gratuitamente el código fuente de AMPS, y ahora el programa AMPS ha evolucionado. La Universidad de Illinois acaba de publicar la versión más reciente hace aproximadamente 3 meses, y ellos también están siguiendo nuestro ejemplo y poniendo esta versión evolucionada a disposición de la comunidad científica y de ingeniería de forma gratuita para acelerar el desarrollo. También creo que he hecho contribuciones en electrónica, especialmente en lo que se llama procesamiento basado en plasma, pero mi libro y AMPS son mis contribuciones de las que estoy más orgulloso. Si salto a la educación, estaré realmente orgulloso de lo que he hecho con el desarrollo de la fuerza laboral. Realmente creo que es una contribución positiva. Lograr que las universidades se interesaran en asociarse con colegios comunitarios no fue fácil, pero estoy muy contento de que hayamos puesto en marcha el programa, y que ahora esté en marcha en todo Estados Unidos. Creo que el enfoque de compartir tiene sentido económico y educativo para el país.
P: ¿Cuál cree que es el mayor impacto que la nanotecnología ha tenido en el mundo hasta ahora?
fonash: Creo que las mayores contribuciones residirán en la medicina y estamos empezando a ver los inicios de eso. Creo que la nanotecnología ya está contribuyendo a las imágenes por resonancia magnética y ya está contribuyendo a las terapias contra el cáncer; hay varias terapias aprobadas por la FDA y que se utilizan clínicamente. Y se podría decir que la electrónica hoy en día es realmente nanoelectrónica. Si los transistores no se construyeran a nanoescala, no tendríamos toda la funcionalidad y memoria que tenemos. Pero creo que el mayor impacto se producirá en la medicina.
P: Por favor, dé un ejemplo de hacia dónde imagina que conducirán las aplicaciones de la nanotecnología en el futuro.
Fonash: Como señalé anteriormente, la nanotecnología va a contribuir enormemente a la medicina. En cuanto a otras áreas, también contribuirá significativamente a la producción y conservación de energía. Nuestro trabajo con células solares que mencioné muestra sólo una forma en que la nanotecnología puede afectar la producción de energía. Y el creciente impacto de la nanotecnología en la catálisis afectará la conservación de la energía y la conservación en general: significará procesos menos costosos y procesos de fabricación menos contaminantes.
P: ¿Te encuentras trabajando más en equipo o más solo?
fonash: Ambos. Trabajo solo cuando se me ocurren ideas y pienso en ellas, pero inherentemente tengo un equipo: un grupo de estudiantes de posgrado y postdoctorados, y me gusta el enfoque de equipo por dos razones. Primero, me gusta escuchar sus opiniones sobre las ideas y sobre si creen que estoy equivocado o en lo cierto. El equipo puede arreglar las cosas y decirme qué es mejor, y a menudo lo hacen. Y la otra cosa es que un equipo te da más cerebro y más manos, por lo que se puede hacer más en un día. Cuando trabajo con mis estudiantes o posdoctorados, es una interacción muy intensa y divertida.
P: Si trabaja más en equipo, ¿cuáles son algunas de las otras áreas de especialización de los miembros de su equipo?
fonash: Los estudiantes de posgrado y el personal postdoctoral de nuestro equipo provienen de diversos orígenes. Actualmente, las personas que integran el equipo provienen de ingeniería eléctrica, física, química, bioingeniería, informática y ciencia de materiales. La nanotecnología es inherentemente interdisciplinaria y son comunes equipos con composiciones variadas como el nuestro.
P: ¿Tu formación universitaria te ayudó en tu trabajo en nanotecnología?
fonash: Oh, claro, porque mi formación universitaria fue en física, química y matemáticas básicas, absolutamente. Soy producto de la educación STEM a la antigua y creo que no hay nada mejor que conocer los principios básicos. Creo que lo más importante de la educación universitaria es la formación básica en física, química, biología, matemáticas y el desarrollo de la idea de cuestionarlo todo, de ser curioso. Y creo que esa es una parte muy importante de la educación universitaria. Intento transmitir eso a los estudiantes de posgrado y estudiantes universitarios a los que enseño. Cuestionar todo. Puedes ver algo de una manera diferente y hacer una contribución. El ejemplo en el que siempre pienso son las maletas. Hace 30 años todo el mundo cargaba una maleta. Por fin a alguien se le ocurrió la idea de poner ruedas en las maletas. Menos mal que esa persona sabía de la rueda y la pegó ahí. Así que creo que es cuestión de tener una muy buena educación (en el caso de un ingeniero o científico) en biología, matemáticas, química y física... y ser muy curioso y cuestionador.
P: ¿Tiene un mentor? ¿Lo hiciste en tus años universitarios?
fonash: Creo que mi mentor #1 fue mi padre. Era ingeniero, siempre curioso, siempre haciendo las cosas de manera diferente. Siempre le gustó descubrir cómo hacer algo diferente. A nivel de pregrado tuve un profesor al que admiraba y era muy bueno. Y, volviendo a la secundaria, tuve un profesor de química en la secundaria que era muy bueno. Era un poco excéntrico, pero también muy curioso y muy bueno. Eso podría desanimar a algunos niños porque pensaban que era extraño (y yo pensaba que era extraño), pero me gustó que mirara las cosas de manera diferente. En la universidad, tuve muchos profesores a quienes inconscientemente quería emular. Pero creo que mi mentor #1 fue mi padre.
P: Si tuvieras que hacerlo todo de nuevo, ¿seguirías centrándote en las aplicaciones de la nanotecnología?
Fonash: Oh, definitivamente. Pero, si tuviera que hacerlo de nuevo, probablemente tomaría más biología junto con física y química.
P: ¿Qué consejo tienes para los estudiantes preuniversitarios?
Fonash: Bueno, déjame hablar en términos generales, creo que deben intentar aprender lo más posible sobre nanotecnología. Internet es un lugar... y creo que deberías leer todo lo que puedas. Creo que hay muchas cosas que las universidades están haciendo para intentar difundir información. Habla con tus profesores de secundaria, pero ten en cuenta que es posible que no tengan demasiado conocimiento de la nanotecnología y de todo lo que ésta puede hacer. Recuerda que cuando vas a una universidad, no vas a entrar en la nanotecnología de inmediato: vas a entrar en los cursos básicos de STEM. Pero en tu universidad o facultad, mira a los profesores y observa quién está haciendo qué, y habla con ellos. La mayoría de ellos estarán dispuestos a hablar contigo y es posible que tengan trabajos para estudiantes universitarios en el verano, o incluso durante el semestre, donde puedas aprender más. No es que nadie te lo vaya a dar, tienes que salir a mirar.
