El Dr. Hecker ha sido desde enero de 1986 director del Laboratorio Nacional de los Alamos, localizado en Los Alamos, Nuevo Mexico, Estados Unidos. Ese instituto tiene 7,000 empleados de tiempo completo y cuenta con un presupuesto anual superior a los mil millones de dólares.

Con motivo de su participación en el Congreso de Invierno de la ASME ( American Society of Mechanical Engineers ), llevado a cabo en noviembre de 1994 en la ciudad de Chicago, le fue realizada la siguiente entrevista, la cual fue publicada en la revista Mechanical Engineering, Vol. 116 ( 8 ), de agosto de 1994. El autor de la entrevista es Jeff Lenard.

1. El tópico sobresaliente del congreso es "La "Tecnología de materiales para el siglo 21". ¿Cuáles considera usted que son las tecnologías emergentes para el próximo siglo?

Creo que uno de los desarrollos más estimulantes es la habilidad de construir materiales de una capa atómica a la vez, lo cual creo continuará acelerando de manera importante la revolución de los materiales. Por lo que hemos visto en las dos últimas décadas, la habilidad para miniaturizar y caracterizar a los materiales átomo por átomo -y ahora poder contruir materiales átomo por átomo- tendrá un impacto importante en áreas tales como la electrónica, en particular en lo que se refiere a los microaparatos. Más allá de esto, pronostico una era de nanotecnología o de nanoaparatos, por encima de los microaparatos. Esto habrá de revolucionar las áreas de materiales inteligentes y de sensores de materiales. Ayudará a cambiar la manera en la cual hacemos actualmente la catálisis. La electrónica será influenciada de manera significativa y será una importante y continua revolución.

2. ¿Qué disciplinas científicas encabezarán esta revolución ?

De aquí en adelante ninguna disciplina por sí sola será la que encabece los procesos. Hemos llegado al punto en el cual, para poder aprovechar las revoluciones científicas más recientes, necesitamos la integración de diferentes disciplinas. Cuando uno se posiciona en el nivel de nanotecnología y de aparatos a nanoescalas, uno definitivamente necesita a los físicos para poder entender el comportamiento de los electrones a tan increíblemente pequeñas escalas de medición. También, uno requiere de los químicos, de los metalurgístas y de los especialistas en cerámicas; esto es, de gente que realmente sepa construir materiales y comprenda el comportamiento de los defectos. Por supuesto, los ingenieros mecánicos y electricistas tendrán que acudir y asegurar que algo útil pueda hacerse con estos aparatos. Los ingenieros mecánicos tendrán que preocuparse por la manera en que estos materiales sean contenidos, por su comportamiento estructural, por la manera en que disipen calor y por cómo enfrentar sus características en lo que se refiere a su ciclo de vida, tal como su fatiga. Asimismo los científicos de la computación serán muy importantes para modelar y predecir el comportamiento de los materiales en regímenes que son cada vez más dificiles de medir. Creo que todo esto conducirá hacia una verdadera necesidad de efectuar un enfoque multidisciplinario. Creo que el hecho de que alguna disciplina sea la cabeza es cosa del pasado.

3. ¿Qué opina acerca del equipo necesario para llevar a cabo estos avances tecnológicos? ¿Quiénes estarán finalmente involucrados en este proceso ?

Desde el punto de vista de la caracterización, resulta una buena combinación de los ingenieros mecánicos con los científicos de materiales. Para la microscopía en túnel o la microscopía de fuerza atómica, uno necesita de ingenieros mecánicos para construir esos dispositivos. Uno está hablando en este caso, de la estabilidad tanto desde el punto de vista de la temperatura como de la vibración. Será absolutamente crucial el tener a los ingenieros mecánicos involucrados con los científicos de materiales; y a su vez los científicos de materiales con los físicos y con los químicos.

4. ¿Cuál es la contribución de los laboratorios nacionales como Los Alamos en esta revolución de los materiales ?

Primero, los laboratorios nacionales permiten al país contar con las más recientes generaciones de equipos para uso externo, al ser estos equipos demasiado caros para cualquier compañía o universidad. Equipos tales como el sincatrón es antes que nada un equipo al servicio del Departamento de Energía (DE). Así, es de vital importancia contar con estos equipos e instalaciones para usuarios externos así como su continua actualización para hacer amigable su uso para los industriales y las universidades. También son importantes los equipos específicos, tal como el equipo de dispersión de neutrones, ya sea que estén basados en reactores o en aceleradores. Por ejemplo, en Los Alamos tenemos la fuente de neutrones en dispersión, hecha a base de un acelerador. A esta instalación la llamamos Centro de Dispersión Neutrónica de Los Alamos. Algunos de los equipos de microscopía electrónica de alto voltaje son también únicos para los laboratorios, sin importar en que vayan a consistir las nuevas generaciones, por ejemplo, en el caso de análisis haz-ión.

Una segunda gran aportación se referirá a la síntesis y procesado de los materiales. Resulta que los laboratorios del DE tienen excelentes equipos, desde las técnicas epiaxiales de haces moleculares y otras técnicas de película delgada, hasta gigantescas prensas y forjas mecánicas con las cuales realizan macrosíntesis y macroprocesos, incluyendo todo lo que queda entre estos dos extremos. Nosotros tenemos un conjunto de muy buenos químicos, quienes entienden la síntesis y el proceso desde un punto de vista químico.

La tercera será en la aplicación de computadoras de gran tamaño. Esto es, el modelado, la simulación y la computación a gran escala de los problemas de materiales. En mi opinión, esa es realmente una de las revoluciones claves en el mundo de los materiales, emplear a las computadoras como una importante tercera herramienta: teoría, experimentación y ahora computación. Al respecto, los laboratorios nacionales tienen la mayor capacidad computacional científica del mundo. Todo este asunto de la modelación de los materiales está apenas empezando a tener estatus propio. Los laboratorios pueden jugar un papel importante al ayudar al resto de la comunidad científica a aplicar estas herramientas de manera útil.

5. Cuando habla de computación ¿qué es lo que queda incluido ?

Tomemos al modelado de los materiales como uno de los muchos ejemplos. A través del enfoque de la dinámica molecular aplicado a las propiedades y simulación de los materiales, estamos empezando a modelar los materiales de una manera importante. Originalmente, cuando iniciamos los estudios de dinámica molecular en los años 1950s, fuimos capaces de trabajar simultáneamente 50 o 100 átomos. Desafortunadamente, los ingenieros mecánicos y la gente que trabajaban con los materiales reales no se entusiasmó mucho al tener 50 o 100 átomos. En la actualidad, en nuestras máquinas de mayor capacidad, tal como la CM-5, estamos modelando 40 millones de átomos en forma rutinaria, con capacidad de hasta 100 millones de átomos. Esto sí llega a ser relevante en el mundo de la electrónica. Estamos descubriendo que nuestra habilidad para modelar está empezando a ser del tamaño requerido para las aplicaciones en ingeniería y eso es realmente estimulante.

Necesitamos continuar empujando el frente de la computación y ese es un papel que Los Alamos esta actuando. Lo hemos hecho con Cray. ( El DE y Cray Research Inc. firmaron en Octubre de 1992 un acuerdo por tres años y 70 millones de dólares, el cual permite a los laboratorios de Los Alamos y de Lawrence Livermore trabajar con la compañía en la creación de aplicaciones y sistemas operativos para las computadoras Cray de procesamiento paralelo masivo). La primera Cray llegó a Los Alamos en 1976 y en ese tiempo desarrollamos un sistema operativo y software para apoyar a Seymour Cray y a nosotros mismos en el aprovechamiento de esa gran máquina. Ahora, casi 20 años después, tenemos una Cray 3TD. Esta es la primera aventura de Cray en la computación de procesamiento paralelo masivo. Lo que estamos haciendo aquí en Los Alamos es ayudar a explorar y refinar sistemas operativos, software, y algo de hardware, apropiados para poder hacer que las computadoras Cray de procesamiento paralelo masivo hagan cálculos útiles. Algunos de los verdaderos retos para esos cálculos será en el terreno de los materiales, tal como la simulación de la dinámica molecular.

Al mismo tiempo, estamos trabajando en otra colaboración con Thinking Machines, Inc. Hemos tenido su CM-5 por más de un año y lo que estamos haciendo en la actualidad es tratar de simular problemas de fractura dinámica o impacto. Digamos que lo que estamos haciendo es modelar el impacto de un cubo sobre una placa rígida, a través de la dinámica molecular de los 40 a 100 millones de átomos y sus interacciones. De las misma manera, catálisis avanzada, o, de hecho, buscando el diseño de fármacos mediante la simulación de la dinámica molecular de las moléculas individuales.

6 Usted ha hablado de algunas de las colaboraciones nacionales, ¿Qué hay acerca de las colaboraciones internacionales ?

En el terreno internacional hemos empezado notables interacciones con los rusos, inicialmente en el programa gubernamental de la transformación de los científicos rusos. Hemos penetrado sus ciudades secretas y hemos llevado a cabo experimentos científicos en colaboración; al mismo tiempo ellos han enviado aquí a grupos de científicos. En lo que se refiere a los materiales, resulta que los rusos han desarrollado la capacidad para crear campos magnéticos muy grandes a través del uso de explosivos. Esto es lo que se conoce como compresión de flujo, en donde explosívamente se agita un campo magnético, haciéndolo crecer enorme y dinámicamente en periodos muy cortos de tiempo. Hemos empleado conjuntamente estos enormes campos magnéticos para investigar los campos críticos para superconductores de alta temperatura. Esta es una agradable colaboración con gente que antigüamente diseñaba el sistema explosivo para las armas nucleares rusas.

7. Entonces, ¿Cuáles son las aplicaciones para este tipo de tecnología ?

La superconductividad continúa siendo una esperanza. Es un muy buen ejemplo de cómo los laboratorios como el nuestro pueden trabajar con la industria americana para extender sus horizontes en tiempo y riesgo. Francamente, la mayoría de las compañías han abandonado por sí mismas el negocio de la superconductividad. Lo ven como uno a muy largo plazo. De esta manera, con algunas colaboraciones hemos construido lo que ahora llamamos el Centro para la Tecnología de la Superconductividad, en donde continuamos trabajando con compañías como Dupont y muchas incipientes empresas, para ver si podemos aprovechar el potencial de los superconductores de alta temperatura para aplicaciones en el sector energético. Cualquier cosa relacionada con motores e imanes puede tener eventualmente un enorme impacto en el terreno de la energía. Hemos logrado avances en la fabricación de cables y en el conocimiento de las propiedades de corrientes y campos críticos. Hemos hecho cosas maravillosas en Dupont y otros lugares en el terreno de la electrónica. Sin embargo, estos proyectos continúan estando orientados hacia la investigación. Seguimos buscando aplicaciones.

Otra área en el campo de la energía es la relativa a ambientes de alta temperatura, corrosivos. Esto constituye una gran oportunidad para que los laboratorios nacionales continúen trabajando con la comunidad del sector energético.

Hemos desarrollado una idea radicalmente nueva para la generación de energía, la cual se basa en la cuestión nuclear. En vez de emplear a los reactores nucleares para producir energía, estamos proponiendo hacerlo con aceleradores de partículas. Es un esquema que emplea los desperdicios nucleares existentes, transmutándolos en un campo de neutrones, creados del choque de protones en un blanco de metal pesado. Los neutrones, si son apropiadamente termalizados, pueden ayudar a transmutar el desperdicio. Si son alimentados a torio o uranio naturales, se puede obtener una multiplicación neutrónica adicional y de esta manera proveer realmente energía para el acelerador y se espera, crear un exceso de energía para ponerla en la red. Es una idea fascinante, desarrollada aquí en Los Alamos, pero por ahora, mucho se encuentra en la etapa de idea. Pensamos que la física funcionará, pero los problemas en materiales y en ingeniería mecánica asociados con esta posibilidad son simplemente enormes. Su resolución sería un logro mayor para el conglomerado ciencia de materiales/ingeniería mecánica/ingeniería nuclear/ingeniería química.

8. Una pregunta final, ¿Cómo puede un congreso como el de ASME llevar a cabo este tipo de transferencia de tecnología?

De una manera muy importante - tan sólo por lograr la interacción entre las comunidades de la universidad, de la industria y de los laboratorios del gobierno. La transferencia de tecnología es un deporte de contacto- y un encuentro como éste permite la mezcla de la gente. Es absolutamente crucial el encontrarse cara a cara para que realmente fructifique cualquiera de estas transferencias de tecnología.

Traducción del artículo "Interview with Dr. Siegfried S. Hecker", ASME Mechanical Engineering, Vol. 116, No. 8, Agosto de 1994, pag. IC-4, IC-5.