Materiales que mueven al mundo

Si bien hoy en día un objeto hecho de plástico se considera frecuentemente una imitación barata y poco elegante de su equivalente fabricado con materiales naturales, esto no siempre ha sido así. En efecto, y a manera de ejemplo, podemos mencionar que al final de la Segunda Guerra Mundial se dio en los Estados Unidos lo que se conoce como los “tumultos del nailon”, en los que grupos de mujeres pelearon en los almacenes de ropa por conseguir un par de medias fabricadas empleando este material. Muchas de ellas sin alcanzar éxito.

El nailon es una fibra desarrollada en 1935 por el químico Wallace Carothers, quien trabajaba para la compañía DuPont en los Estados Unidos. Esta compañía vio en el nailon un sustituto atractivo de la seda para fabricar medias; y no se equivocó, pues las medias de nailon gozaron de un éxito instantáneo cuando se pusieron a la venta. De acuerdo con Emily Spivak en un artículo publicado en el Smithsonian Magazine, el 16 de mayo de 1940 se pusieron a la venta en los Estados Unidos 4 millones de pares de medias de nailon con un precio de 1.15 dólares por unidad, con tan buen tino que se agotaron en apenas dos días.

Al entrar los Estados Unidos como combatiente en la Segunda Guerra Mundial las medias de nailon desaparecieron de los anaqueles cuando la producción de la fibra fue dedicada a la fabricación de paracaídas y otros implementos militares. Solamente al final de la guerra volvieron a estar disponibles, causando los mencionados tumultos hasta que DuPont logró aumentar su volumen de producción para satisfacer la demanda.

El nailon es un material artificial –es decir, que no se encuentra de manera natural– formado por largas cadenas de átomos llamadas polímeros. Los químicos habían descubierto en las primeras décadas del siglo XX la manera como se unen los átomos para formar un compuesto químico y este conocimiento fue clave para la fabricación del nailon. El nailon es así un desarrollo tecnológico en el que la ciencia jugó un papel central.

No es el único ejemplo, por supuesto. Lejos de esto, las tecnologías modernas, que se caracterizan por una gran sofisticación, son el resultado de la aplicación del conocimiento científico. Otro ejemplo en este respecto es el silicio –igualmente un material que no existe como tal en la naturaleza–, que es empleado para la fabricación de los cerebros y memorias de computadora. Sin los descubrimientos científicos realizados a lo largo de la primera mitad del siglo XX, referentes a la estructura interna –atómica– de los materiales, no existiría el silicio y por consecuencia no habría computadoras tal como las conocemos –y, por supuesto, tampoco internet ni redes sociales.

Uno de los campos de investigación más activos en la Universidad Autónoma de San Luis Potosí es el de los materiales y en este respecto hay que destacar el Premio Nacional de Ciencias que recientemente le fue entregado por el Presidente de la República a Magdaleno Medina Noyola, investigador del Instituto de Física de la Universidad. Medina Noyola es especialista en los llamados materiales vítreos –o simplemente vidrios–, que se distinguen de otros materiales como el silicio por la manera como se ordenan los átomos en su interior.

En el silicio de calidad suficiente para fabricar “chips” de computadora los átomos están espaciados regularmente, excepto por algunos defectos que en algunos casos son intencionalmente introducidos y en otros son inevitables. Tenemos, no obstante, que si bien los átomos de silicio tienen una tendencia natural a acomodarse de manera regular, lograr que efectivamente lo hagan no es de ninguna manera sencillo. Para esto se requiere elevar la temperatura del material hasta fundirlo y enseguida enfriarlo muy lentamente. Esto con el fin de dar a los átomos la posibilidad de moverse en la búsqueda de su posición preferente, antes de que la masa de silicio se solidifique y queden inmóviles.

En contraste, en los materiales vítreos aun con todos los cuidados no es posible lograr que los átomos terminen acomodados de manera regular. Un ejemplo de éstos es precisamente el vidrio común, en cuyo interior los átomos están colocados de manera desordenada. Como lo explica Medina Noyola, el comportamiento de los materiales vítreos constituye un misterio cuya develación ha resistido los esfuerzos de los especialistas a lo largo de casi cien años.

Ciertamente, los expertos han desarrollado teorías para explicar el comportamiento peculiar de los vidrios. Éstas, no obstante, han resultado controvertidas y no han logrado un consenso generalizado. En este respecto, Medina Noyola piensa que tiene la respuesta y que una teoría que ha desarrollado en la UASLP puede explicar cómo al enfriar un material vítreo sus átomos en movimiento no logran alcanzar el estado final ordenado –que si alcanzan otros materiales como el silicio– y se inmovilizan en el camino en un estado intermedio desordenado.

Resolver el problema de los materiales vítreos es posible que tuviera un interés solamente académico de no ser, como comenta Medina Noyola, porque la gran mayoría de las sustancias con las que tenemos contacto en nuestra vida diaria –incluyendo los alimentos y las medicinas– pertenecen a esta categoría de materiales. Así, entender el comportamiento de los materiales vítreos podría tener incluso un impacto más grande que el nailon, que en su momento provocó hasta tumultos.