-01-RESLWC-IO-01-32 REPORTERO INDUSTRIAL VOL 85 ED 1 14

RI-feb-mar-2017

Metrología 14 | FEBRERO/MARZO 2017 | www.reporteroindustrial.com en materia de reproducibilidad y aceptación de resultados en cual- La evolución del metro es quizá uno de los ejemplos más claros de quiera de las aplicaciones industriales, como es el caso de la nanotec- cómo ciencia y metrología han seguido un camino paralelo. En 1890 nología, donde las tolerancias e incertidumbres demandadas son del A. A. Michelson descubrió que la línea espectral roja del cadmio era orden de mil veces menores a las actualmente existentes en la fabri- excepcionalmente coherente; un poco más tarde, en 1892, utilizó su cación de precisión. Así, aunque en muchos procesos de nano-fabri- interferómetro para determinar la longitud del prototipo internacio- cación se emplean microscopios electrónicos o interferómetros láser nal del metro en términos de esa longitud de onda y, en 1907, le fue de alta resolución, se observa gran dispersión en las características de concedido el premio nobel de física por “sus instrumentos ópticos las fabricaciones, fruto de la falta de exactitud y reproducibilidad de de precisión y la investigación llevada a cabo gracias a ellos en los los sistemas de medida y posicionado, y de la dificultad de contar con campos de la metrología de precisión y la espectroscopía”, en pala- patrones de calibración adecuados a la nanoescala. bras del profesor K.B. Hasselberg en su discurso de la ceremonia de Los avances en metrología son básicos para la innovación, y po- entrega de dichos premios. tencian todas las áreas de la ciencia. La industria necesita contar con En 1925 el interferómetro pasó a ser un instrumento de medida ha- claros fundamentos metrológicos que sustenten sus decisiones tec- bitual para la determinación de longitudes en la Oficina Internacional nológicas y sus políticas de innovación. de Pesas y Medidas (BIPM en sus siglas en francés). En 1921 A. Pérard inició un estudio sistemático de las radiaciones del cadmio, mercu- Evolución de la metrología en paralelo con la ciencia rio, helio, neón, kriptón, zinc y talio buscando cuál podría ser de más y la tecnología utilidad para medir longitudes. En 1950 el cadmio 114, el mercurio 198 y el kriptón 86 quedaron como los mejores candidatos y en 1960 El desarrollo de cualquier civilización ha llevado aparejado el desarrollo el metro pasó de estar definido por un artefacto físico a definirse a de un sistema de pesos y medidas. No existe civilización si no se es- partir de la longitud de onda de la luz resultante de la transición en- tablecen relaciones entre los seres humanos, relaciones que siempre tre dos niveles atómicos de un elemento concreto (el kriptón 86). implican los conceptos de propiedad e intercambio, para los que pesos Algo antes, a mediados de los 50, había comenzado a “producirse” y medidas son un instrumento imprescindible. Por ello, en sus comien- radiación coherente en la región de las microondas gracias al máser zos, el comercio fue el principal impulsor de la metrología. Los griegos son un claro ejemplo de primeros comerciantes que entendieron la im- desarrollado por C. Townes en los Estados Unidos y N. Basov y A. portancia de la metrología. Ellos mantenían copias de todos los pesos y Prokhorov en la Unión Soviética, que compartieron el premio nobel medidas de los países con los que comerciaban, como forma de evitar el en 1964. C. Townes junto con A. Schawlow extendieron la idea del que puede considerarse, aun hoy, otro de los grandes impulsores de la máser a la región óptica y consiguieron sólo dos años más tarde cons- metrología: el fraude. En un principio bastaban simples piedras o partes truir el láser. del cuerpo como patrones pero según fue extendiéndose el comercio, A partir de 1964, las longitudes de onda estabilizadas de láseres de se fue exigiendo una mayor precisión y exactitud a las pesas y medidas, helio-neón comenzaron a utilizarse como patrones de longitud. El uso los patrones debían ser estables y, de alguna forma, equivalentes. de la interferometría láser permitía la medida de mayores longitudes, Desde los tiempos de Galileo y su “Ciencia Nueva”, metrología y cien- imposibles de ser medidas mediante fuentes de luz de lámparas es- cia comienzan su evolución en paralelo. Galileo fue el primero en per- pectrales y su desarrollo fue imparable gracias a sus numerosas apli- catarse de que las cosas tenían propiedades medibles y propiedades caciones. En 1981 el propio Schawlow recibiría el premio nobel por no medibles. Él mismo identificó las propiedades medibles como mag- sus desarrollos en espectroscopía láser y en 1983 la definición del nitudes, momento que puede ser considerado como el inicio de la me- metro volvió a ser modificada para basarse ahora en una constante trología tal y como la entendemos ahora. Galileo decía que su propósito fundamental, la velocidad de la luz, recomendándose el láser de helio- era “contar lo que se puede contar, medir lo que se puede medir y, lo neón estabilizado sobre célula de Iodo para su realización práctica. que no se puede medir, hacerlo medible”; no puede haber mejor lema Y la historia continúa; en 2005 J. L. Hall y T. W. Hänsch recibieron para un metrólogo. también el premio nobel de física por “sus contribuciones al desa- La metrología científica se vio, en un principio, más desarrollada en rrollo de la espectroscopía de precisión basada en técnicas láser, aspectos relacionados con la arquitectura, agrimensura y geografía en incluyendo la técnica óptica del peine de frecuencias”. El peine de general. Esta íntima relación entre metrología y geografía queda evi- frecuencias ha simplificado el panorama de la medida de longitudes denciada por los ímprobos trabajos de Delambre y Méchain en la de- ya que un único instrumento permite generar y medir, con una exac- terminación de la longitud del grado de meridiano, presionados por las titud sin precedentes, la frecuencia de casi cualquier fuente óptica acuciantes necesidades de los navegantes de la época por determinar estable. las longitudes geográficas, lo que también influyó en el desarrollo de la La medida de la longitud no es el único ámbito de la metrología que medida de tiempo y el progreso acelerado de la relojería en los siglos ha evolucionado en paralelo con la ciencia y la tecnología. Hace ya XVI y XVII. Ello conllevó una mejora sustancial en la mecánica de pre- más de veinte años la metrología eléctrica sufrió profundos cambios cisión, antecedente inmediato de la revolución industrial. con el advenimiento de la era cuántica. Los patrones eléctricos pasa- Esta relación entre ciencia y técnica con la metrología se hizo más ron a ser fenómenos cuánticos más estables, robustos, reproducibles estrecha con la decisión, fundamentalmente francesa, de construir un y exactos que sus predecesores. Los efectos Josephson y Hall (B. D. sistema de pesas y medidas libre de las limitaciones antropológicas Josephson y K. von Klitzing fueron premios nobel en 1973 y 1985 res- de los modelos antiguos. Esta decisión tuvo un efecto adicional con pectivamente) fueron establecidos en 1988 (recomendaciones 1 y 2 el que no contaron sus creadores, en un principio sólo preocupados de 1988 del Comité Internacional de Pesas y Medidas) como materia- por facilitar las relaciones comerciales. Los primeros patrones basados lizaciones recomendadas del voltio y ohmio respectivamente. Más en conocimientos geográficos resultaban insuficientes para cubrir las adelante, en 2010, A. Geim y K. Novoselov fueron galardonados con necesidades técnicas, lo que condujo al empleo de métodos y concep- el premio nobel por sus experimentos pioneros con el grafeno, uno tos científicos para hacer progresar la metrología, dando fundamento de cuyos usos prácticos es como patrón de resistencia eléctrica, a los patrones y mejorándolos progresivamente, produciéndose como basado en el efecto Hall no convencional. consecuencia una mejora en la calidad de las medidas y posibilitándose A través de la ciencia, las medidas han evolucionado y se han adapta- la producción industrial en serie y la tecnología moderna en general. do para dar respuesta a las necesidades de las diferentes civilizaciones


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