La pintoresca vila de Spiez, a la riba del llac de Thun, sembla una idíl·lia alpina. Sota un dels seus teulats es troba un aspecte de la «Swissness» que, tot i que rarament es veu en postals, és tan suís com els Alps: la innovació d'alta tecnologia. Aquí és on «Swiss Cluster» té la seva seu, una empresa derivada de l'Empa especialitzada en sistemes innovadors per a la producció de capes primes. «Swiss Cluster» va ser fundada a finals de 2020 a l'Empa a Thun per un equip del laboratori «Mechanics of Materials and Nanostructures» sota la direcció de l'investigador en materials Carlos Guerra i l'enginyer electrònic Kevin Lücke. Ambdós cofundadors investigaven a l'Empa per fer les capes primes més robustes i resistents.
Aquest objectiu és central per a moltes indústries: les capes primes tenen nombroses aplicacions. Protegeixen components sensibles de l'ús i la corrosió. En òptica, desparanitzen lents i permeten filtres especials. Les capes primes decoratives donen als components de rellotge un joc de colors especial. Els implants mèdics recoberts són millor acceptats pel cos. I en microelectrònica, les tecnologies de capes primes són essencials: transistors, xips d'ordinador i pantalles estan formats per seqüències precises de capes de material micro i nanomètric.
Dues tècniques en tàndem
Un procediment habitual per a la producció de capes primes és la deposició física de vapor (PVD). El material de base, normalment un metall o un òxid metàl·lic, s'evapora en una cambra de buit i es condensa en el component a recobrir, el substrat. Aquest mètode establert és combinat per «Swiss Cluster» amb el procés més recent anomenat deposició de capes atòmiques (ALD). A diferència del PVD, en el mètode ALD es van afegint alternativament reactius gasosos a la cambra de buit, formant el material de recobriment mitjançant una reacció química al substrat, amb precisió atòmica en el gruix de la capa.
«ALD permet capes molt primes i homogènies que ofereixen una excel·lent protecció contra la corrosió i l'oxidació. PVD, en canvi, proporciona capes molt dures», explica el CEO de «Swiss Cluster», Carlos Guerra. «Amb la combinació d'ambdós procediments, podem produir capes primes extremadament resistents: dures i dúctils alhora, robustes tèrmicament i resistents a la corrosió.»
La combinació d'ambdós procediments de capa prima és complexa. Treure el substrat d'un dispositiu i posar-lo en un altre no proporciona el resultat desitjat: a l'aire, la superfície s'oxida i es contamina, la qual cosa empitjora l'adhesió de les següents capes. «Per a experiments de laboratori a l'Empa, un sistema primerenc consistia en una cambra de buit per a cada ALD i PVD. Un doctorand havia de moure manualment el substrat entre les cambres per a cada capa individual, sense interrompre el buit», recorda Guerra.
Per millorar aquest procés va néixer, en part per esperit emprenedor, en part per necessitat pròpia, la primera màquina de «Swiss Cluster». Combina els dispositius per a ALD i PVD en una única cambra de buit. Les estructures de nanocapes, per a les quals el investigador necessitava una setmana al laboratori, ara es produeixen en poques hores. «Quan vam construir el prototip al laboratori, ens vam adonar que podria convertir-se en un producte», diu Guerra. Va néixer «Swiss Cluster».
Fer la innovació més accessible
«Swiss Cluster» no és la primera empresa que combina PVD i ALD. El «Power-Duo» ja ha pres una arrel en la indústria de semiconductors. «Els fabricants de semiconductors utilitzen el procediment combinat d'una manera molt específica que difícilment es pot aplicar a altres sectors industrials», diu Guerra. «Nosaltres volem centrar-nos en la resta del mercat.»
Les capes primes, robustes i funcionals es demanden a tot arreu, des de la indústria de rellotgeria fins a la fabricació de components òptics, bateries, implants i microelectrònica. I per aquells clients interessats només en el procés emergent ALD, «Swiss Cluster» ofereix un altre dispositiu. Permet el «Batch ALD»: una variant de la deposició de capes atòmiques que és més ràpida i permet el recobriment simultani de diversos components o de components grans i complexes.
«ALD és un procés relativament nou i només s'ha utilitzat a la indústria durant uns 20 anys», diu Guerra. «Estem convençuts que seguirà guanyant importància i conquistant nous sectors.» Tot i que els processos basats en el buit sovint són costosos, proporcionen resultats d'alta precisió, cosa que els dóna un avantatge per a moltes aplicacions.
A diferència dels equips habituals en la indústria de semiconductors, les màquines de «Swiss Cluster» són compactes i relativament senzilles d'instal·lar i operar. «Fem aquests processos d'alta tecnologia més accessibles», explica el fundador. Al seu laboratori a Spiez, la start-up també ofereix recobriments com a servei. «Treballem conjuntament amb els nostres clients per trobar els recobriments adequats per a les seves aplicacions. Això ens ajuda a millorar els nostres dispositius, i el client pot avaluar el procediment sense haver de comprar una nova màquina immediatament», diu Guerra.
La història que va començar en un laboratori de l'Empa a Thun amb dos cervells i un prototip ara s'ha convertit en una empresa jove reeixida. «Swiss Cluster» compta amb 15 empleats a Spiez, recolzats per una xarxa de socis a tot el món. Les màquines de «Swiss Cluster» es troben en institucions de recerca i empreses a Suïssa, EUA i el Regne Unit. Subministraments a França, Brasil, Itàlia i la Xina estan propers.
Aquí és on «Swiss Cluster» es diferencia de moltes altres start-ups d'alta tecnologia: la jove empresa va començar amb un client des del primer dia i fins ara ha crescut principalment de manera orgànica, a través de la venda de dispositius i serveis. «La nostra primera inversió va ser només el 2025», diu Guerra. Un èxit però també un repte: «Vam haver de fer-ho bé des del principi», somriu el cofundador. «També per això estem molt agraïts pel suport inicial que vam rebre com a spin-off de l'Empa.» Ara, «Swiss Cluster» ha estat premiada pel Swiss Economic Forum amb el prestigiós «Swiss Economic Award» en la categoria «Producció/Industrial». El jurat va elogiar la combinació d'excel·lència científica, comprensió de la indústria i implementació empresarial que mostra l'spin-off.
Contacte:
Dr. Carlos Guerra
Swiss Cluster AG
carlos.guerra@swisscluster.com
Adreça per a consultes:
Empa Comunicació
redaktion@empa.ch