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Nobel por hallar un material "imposible"
Daniel Schechtman descubrió los cuasicristales, cuyos átomos se ordenan en una simetría que "prohibían" los libros de texto
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LA NACIONNora Bär
"Mmm... Esto es imposible...", parece que murmuró para sí mismo Daniel Schechtman un jueves como hoy, pero de 1982, en el que observó con el microscopio electrónico el extraño patrón de puntos luminosos que había obtenido tras lanzar electrones a través de una aleación de aluminio y manganeso.
El científico había enfriado rápidamente el metal fundido y el cambio súbito de temperatura debería haber desordenado los átomos. Por el contrario, éstos se habían agrupado en una estructura simétrica como la de un cristal... pero con una simetría que era considerada "imposible" en todas las tablas de cristalografía de la época.
Aunque en ese momento creyó haber cometido un error, había encontrado un nuevo tipo de materiales, los cuasicristales, descubrimiento que ayer lo convirtió en ganador del Premio Nobel de Química 2011.
Profesor de ciencia de los materiales en el Instituto de Tecnología de Haifa, Technion, y de la Universidad Estatal de Iowa, además de investigador del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de los Estados Unidos, Schechtman (a diferencia de lo que ocurrió con los de Medicina y Física)es el único ganador en su categoría del premio de 1.400.000 dólares que este año otorga la Academia Sueca de Ciencias.
Su historia tiene tintes épicos. Al principio no lo tomaron en cuenta ni quisieron creerle, tuvo que enfrentar las burlas y el descrédito, y hasta lo echaron de su equipo de investigación en la Oficina Nacional de Standards de los Estados Unidos, donde estaba pasando un año sabático. Es más, el primer trabajo que escribió sobre su experimento fue rechazado por el Journal of Applied Physics .
Fue necesario que lo replanteara junto con otros tres colaboradores para que dos años más tarde se lo publicaran en otra revista científica, Physical Review Letters .
De allí en más comenzó a atraer un gran interés y sus hallazgos fueron reproducidos por otros laboratorios, pero ni siquiera eso bastó. Se dice que el propio Linus Pauling, considerado el químico más destacado del siglo XX, lo descartó al afirmar que no existían los cuasicristales, sino los "cuasicientíficos".
"Los cuasicristales tienen propiedades muy interesantes -explica el doctor Ernesto Calvo, director del Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía, del Conicet y la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA-: son muy duros, pero quebradizos, como el vidrio; por otro lado, no conducen la electricidad ni el calor, como podría esperarse de un metal."
Y enseguida agrega: "Recuerdo que cuando trabajaba en Inglaterra eran un tema muy vigente, porque no respondía a los libros de cristalografía".
La música del azar
Dentro de un sólido cristalino (como los metales, las rocas o las cerámicas), los átomos no pueden estar en cualquier posición, sino que "se ordenan en patrones repetidos y, dependiendo de su composición química, en diferentes simetrías", explica en su comunicado el comité del Nobel.
Desde 1912, cuando por primera vez se atravesó un cristal con haces de rayos X, hasta esa mañana siete décadas más tarde en que Schechtman miraba intrigado por la óptica de su microscopio, la ciencia sólo aceptaba las simetrías única, doble, triangular, cuádruple y hexagonal.
"Se trata de simetrías rotacionales; es decir que si uno rota la estructura, aparece el mismo patrón -explica Calvo-. Pero además se repiten, de manera que con unos pocos átomos puedo conocer la estructura total."
Pero los puntos luminosos que había visto Schechtman, y que delataban la posición de los átomos de esa muestra, estaban ordenados en círculos concéntricos. En cada uno había diez equidistantes entre sí. Era diferente a todo lo que había visto antes y no respondía a nada de lo que se creía que eran "las leyes de la naturaleza".
"Era considerado tan imposible como fabricar una pelota sólo con fragmentos hegaxonales, cuando también hacen falta pentágonos", dijo el comité del Nobel.
Más tarde, junto con un colega de la Facultad de Ciencia de los Materiales del Technion, el científico desarrolló un modelo que les indicó que ese patrón surgía de átomos ordenados en icosaedros (un cuerpo tridimensional con 20 caras triangulares y equiláteras) con simetría pentagonal. "Sería algo así como los mosaicos del mundo islámico reproducidos en el nivel de los átomos: una forma regular que no se repite jamás", dijo el comité del Nobel.
Hoy, los cuasicristales se están estudiando como revestimiento para sartenes, para fabricar diodos luminosos que consuman menos energía y para reutilizar el calor generado por los automóviles, entre otras aplicaciones. También se los encontró en la naturaleza. "Por ejemplo, en los copos de nieve y en otras estructuras fractales", comenta el ingeniero Marcelo Pagnola, de la Facultad de Ingeniería de la UBA.
Además, por supuesto, obligaron a reescribir los libros de texto.
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