Imágenes más claras, mejores diagnósticos

En el marco del encuentro anual de la Asociación Física Argentina (AFA), Milena Capiglioni recibió la Mención Especial del Premio Másperi de la AFA 2018, por su trabajo de tesis de Licenciatura en Física, titulado “Secuencia de reacople dinámico selectivo utilizada como filtro selectivo de tamaños microestructurales en Imágenes por Resonancia Magnética”.

Milena cuenta que comenzó su trabajo en agosto de 2017 en el Laboratorio de Espectroscopia e Imágenes por Resonancia Magnética Nuclear del Departamento de Física Médica del Centro Atómico Bariloche, bajo la dirección de la doctora Analía Zwick, y que aún lo continúa como parte de su tesis de Maestría en Ciencias Físicas, que será finalizada en diciembre de este año.

“El trabajo consiste en la optimización de una nueva forma de adquirir imágenes por resonancia magnética que permite extraer información microestructural selectiva de tejidos biológicos de forma no-invasiva”, describió Milena, que además subrayó que “estos avances forman las bases de una nueva herramienta que podría permitir diagnósticos tempranos y evaluación de tratamientos de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer”.

Con los resultados teórico-conceptuales obtenidos, Milena explora actualmente las capacidades del método a gradientes de campo magnético y tiempos que podrían ser utilizados en equipos preclínicos y clínicos. “El siguiente paso consiste en testear experimentalmente estos filtros selectivos sobre fantomas que imiten tejidos biológicos, y luego en tejidos. Para ello, utilizaremos el espectrómetro recientemente instalado en el Laboratorio de Espectroscopia e Imágenes por Resonancia Magnética Nuclear del CAB, donde realizo mi trabajo junto a mis mentores Analía Zwick y Gonzalo Álvarez”, contó entusiasmada la joven física.

Una cámara muy sensible y potente

La AFA también distinguió con Mención de Honor Premio Giambiagi al doctor Miguel Sofo Haro por su tesis titulada “Sensores multipixel CCD de ultra bajo ruido de lectura para detección de partículas”.

El joven Doctor en Ciencias de la Ingeniería del Instituto Balseiro llegó a Bariloche en 2010 para trabajar en el Laboratorio Detección de Partículas y Radiación del CAB y en 2013 comenzó su doctorado bajo la dirección de Xavier Bertou, investigador del CONICET y de la CNEA en el grupo de Física de Partículas y Campos del CAB.

“Este proyecto, en el que trabajamos hace poco más de seis años, lo desarrollamos junto con colegas de Fermilab (USA). Puntualmente, la tesis consistió en la aplicación de sensores de imagen CCD en experimentos de detección de materia oscura y neutrinos. Los CCD son como los sensores utilizados en cámaras fotográficas. Pudimos desarrollar un CCD que tiene esencialmente ruido de lectura cero. Se trata del único sensor que puede detectar en cada pixel cantidades discretas de carga desde un único electrón y esto también permite detectar fotones en el rango óptico e infrarrojo cercano”, detalló Sofo Haro.

El joven -que además Ingeniero Electrónico egresado de la Universidad Nacional de Córdoba- subrayó que con “un ruido de lectura tan bajo es posible que, con pocos detectores (masa), se puedan obtener resultados novedosos en física, por lo que actualmente nos encontramos realizando una serie de experimentos de detección de materia oscura con estos sensores”.

Novedosos materiales con nanopartículas magnéticas

Otro egresado del Balseiro, Gabriel Lavorato, fue distinguido con el Premio Sabato en la categoría Mejor Trabajo de Tesis Doctoral por su trabajo titulado “Diseño, síntesis y estudio de las propiedades magnéticas de sistemas de nanopartículas bimagnéticas”.

“Mi trabajo de doctorado –recordó Gabriel– comenzó en el año 2012 cuando me integré con una beca CONICET a la División Resonancias Magnéticas del CAB para continuar con una línea de trabajo que se venía desarrollando en el laboratorio, liderada por Elin Winkler. Basado en los trabajos previos del grupo, me enfoqué en diseñar, sintetizar y estudiar nuevos materiales basados en nanopartículas magnéticas. La novedad consistió en fabricar nanopartículas (con tamaños de una decena de nanómetros) formadas por dos materiales diferentes en estructuras denominadas “core/shell” (carozo/cáscara) y estudiar cómo las interacciones entre los dos materiales permiten sintonizar la respuesta magnética del material o, también, combinar propiedades magnéticas y ópticas”.

Debido a que estos conceptos podrían aplicarse a otros materiales, Gabriel no descarta que los próximos pasos podrían enfocarse en el estudio de la interrelación entre las propiedades magnéticas, eléctricas y ópticas en sistemas con estructuras similares. “Además, en el futuro esperamos que nanomateriales basados en estos principios contribuyan al desarrollo de nuevos materiales para almacenamiento magnético de datos, imanes permanentes y aplicaciones biomédicas”, explicó que el joven que luego de terminar su doctorado en 2017, realizó un post-doctorado en el Centro Brasileiro de Pesquisas Fisicas en Río de Janeiro y actualmente está trabajando en el Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (UNLP-CONICET) con una beca postdoctoral.

Dispositivos microelectrónicos con nuevas funcionalidades

En la División Resonancias Magnéticas del CAB también se gestó otro proyecto ganador: es el caso de Lucas Neñer, quien recibió el Premio Sabato a la Mejor Tesis de Maestría por su trabajo titulado “Desarrollo y estudio de nanoestructuras multiferroicas. Nuevos sistemas y técnicas para la electrónica de espín”.

Hace más de dos años y medio que Lucas viene trabajando en el desarrollo de dispositivos electrónicos en el marco primero de su tesis de maestría del Instituto Balseiro y luego de su tesis doctoral. “Lucas no solo trabajó con el estudio a nivel básico, entendiendo los mecanismos y principios físicos de los materiales que su utilizarían para la fabricación del dispositivo, sino que además desarrolló herramientas de microfabricación que permitieron probar y validar el concepto y el funcionamiento del nuevo sistema”, explicó su director de tesis, el doctor en Física Martín Sirena, quien además advirtió que las dimensiones involucradas en este desarrollo son extremadamente pequeñas, comparables al grosor de un pelo.

El dispositivo desarrollado por Lucas consiste en un sistema memristivo, que ya ha sido patentado en el país por parte del CONICET y la CNEA. “Este es un sistema que ha cobrado una enorme importancia en los últimos años, ya que los sistemas memrisitivos podrían ser la herramienta fundamental para construir una electrónica y computadoras neuromorficas, es decir que trabajen de manera similar a la manera que trabajo el cerebro humano, reduciendo de manera drástica la demanda energética que requieren estos sistemas”, puntualizó Sirena.

Para continuar con su desarrollo, ahora Lucas apunta a optimizar y mejorar la respuesta del dispositivo, aplicándolo a la fabricación de sistemas microelectrónicos que muestren la capacidad de aprender, de la misma manera que los animales y los seres humanos responden a los estímulos. “Los memristores tienen aplicaciones fuertes en el desarrollo de chips neuromórficos, es decir, con un tipo de procesamiento computacional en hardware que sea equivalente al funcionamiento de una red neuronal. Y también presentan interés en el desarrollo de memorias”, resumió el joven premiado.