En el nanomundo, las cosas funcionan de manera diferente. Cuando las distancias comienzan a medirse en millonésimas de milímetro, empiezan a ocurrir cosas extrañas, cosas que desafían nuestra intuición. Y el mejor ejemplo, quién nos lo iba a decir, es una televisión.
O lo que es lo mismo, si me permitís dar un rodeo: el mejor ejemplo es un misterio de más de mil años: el del vidrio coloreado.
El misterio del vidrio de colores
Heley Owens Y es que hay vidrio coloreado desde que hay vidrio. Es decir, desde hace miles de años. El problema es que nadie sabía muy bien por qué unos vidrios tenían colores distintos a otros. Los vidrieros intuían que era por las impurezas de los materiales, pero hasta el siglo XVI no fueron capaces de desarrollar la capacidad técnica suficiente para poder dar color al vidrio a voluntad.
Aprendieron a hacerlo, sí: pero por el camino descubrieron cosas desconcertantes. La más desconcertante, sin lugar a dudas, que una misma sustancia podía dar lugar a vidrios de colores completamente diferentes. Por ejemplo, una mezcla de seleniuro de cadmio y sulfuro de cadmio podía hacer que el vidrio se volviera amarillo o rojo (dependiendo de cuánto se calentaba y de cómo se enfriaba).
Un misterio dentro de un cristal
Dice que fue Asimov el que dijo aquello de que “la frase más emocionante que se puede escuchar en ciencia no es ‘¡Eureka!’ sino ‘qué raro…'”. Eso fue lo que pensó Alexei Ekimov cuando se enteró de que una sola sustancia podía dar resultados tan distintos. No tenía sentido, era ilógico. “Si pintas un cuadro en rojo cadmio, siempre será rojo cadmio, a menos que mezcles otros pigmentos. Entonces, ¿cómo podría una sola sustancia dar vidrio de diferentes colores?”
Así que se puso manos a la obra. Ekimov empezó a producir sistemáticamente vidrio teñido con cloruro de cobre. Lo hizo de muchísimas formas, calentándolo en rangos de temperaturas que iban entre los 500°C y los 700°C y rangos de tiempo que iban de los 60 minutos a las 96 horas. Acto seguido, utilizó sus conocimientos en microelectrócina y radiografía para estudiarlos. Vio que los cristales de cloruro de cobre eran muy variables: algunos habían medido solo 2 nanómetros y otros, 30.
Lo curioso fue que las partículas grandes tenían el esperado color rojo, pero conforme se iban haciendo más pequeñas pasaban primero al naranja, luego al amarillo, más tarde al verde y finalmente acababan en el color azul. ¿Qué estaba pasando aquí?
Johan Jarnestad/Real Academia Sueca de Ciencias La respuesta, me temo, hay que buscarla en la cuántica. Ekimov se dio cuenta y, en 1981, fue la primera persona en lograr producir deliberadamente puntos cuánticos. Lo que pasa es que lo publicó en una revista soviética y, claro, al otro lado del telón de acero nadie lo leyó.
Lo sabemos porque de hacerlo Louis Brus habría sufrido mucho menos. En 1983, mientras trataba de realizar reacciones químicas solo con energía solar, Brus se dio cuenta de que la solución con la que trabajaba había cambiado de color. El fenómeno era muy parecido al de Ekimov, pero como en EEUU nadie había oído hablar de él. Eso le llevó a volver a descubrir lo que el científico soviético había descubierto un par de años antes (o, al menos, algo muy parecido).
¿Y qué más da que algo se vuelva ligeramente más azul?
Como explicaba la academia del Nobel, todo esto se traducía en que, de golpe, “la tabla periódica ganó repentinamente una tercera dimensión”. Es decir, las propiedades de un elemento no solo dependían del número de capas de electrones y del número de electrones de la capa exterior: ahora el tamaño también importaba. De repente teníamos un factor más con el que diseñar materiales imposibles.
El problema es que los métodos para hacer puntos cuánticos eran muy ineficientes y poco seguros. Moungi Bawendi comenzó su formación postdoctoral en el laboratorio de Louis Brus en 1988 y se dedicó en cuerpo y alma a desarrollar métodos mejores. Fracasó estrepitosamente.
De hecho, no fue hasta 1993 cuando (ya en el MIT) el equipo de Bawendi consiguió saturar con precisión un disolvente calentado y, gracias a ello, generar pequeños embriones de cristal comenzaran a formarse simultáneamente. este fue el momento Eureka.
Treinta años después, los puntos cuánticos son una parte funamental de la nanotecnología, pero también de nuestra vida cotidiana. Las pantallas de ordenadores y televisores basadas en la tecnología QLED utilizan puntos cuánticos. En esta tecnología, la luz azul se genera utilizando diodos emisores de luz y, gracias a los puntos cuánticos se cambia el color para hacerla roja o verde. Los tres colores básicos que utilizan las pantallas de televisión.
Imagen | Nobel Foundation
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La noticia Un misterio de mil años nos permitió meter la nanotecnología en las pantallas modernas. Hoy el hallazgo tiene un Nobel fue publicada originalmente en Xataka por Javier Jiménez .
