17 de enero de 2021 00:00

Un nuevo estado de la materia

La investigación se desarrolló en los laboratorios de la Universidad de Constanza, en Alemania.

La investigación se desarrolló en los laboratorios de la Universidad de Constanza, en Alemania. Foto: Archivo

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Andrea Rodríguez
Redactora (I)

Desde pequeños aprendimos que la materia tiene tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Se conoce, además, que en entornos más extremos o en los laboratorios aparecen otros como el plasma y los denominados -condensados de Bose-Einstein (que se forman cuando un gas producido por partículas elementales se enfría cerca de los -273 °C).

Ahora se ha confirmado científicamente un nuevo estado físico de esta: el vítreo. Un equipo de investigadores de la Universidad de Constanza, en Alemania, comunicó el hallazgo. Antes solo era una conjetura académica, pero su existencia se ha confirmado.

Los científicos comprobaron, además, cómo está constituida esta materia vítrea.

Según el diario español ABC, los estudios permitieron también solucionar el denominado ‘problema de la transición vítrea’, es decir, cómo pasa la materia de líquida a vítrea y viceversa. Estos avances fueron difundidos en la publicación Proceedings of the National Academy of Sciences.

El físico de materiales Lautaro Peñafiel explica que los estados están determinados por el distinto grado de movilidad de las moléculas que la integran. A pesar de que es muy común, el vidrio es un sólido cuya formación no es del todo bien comprendida, menos aún los procesos de ‘vitrificación’.

Normalmente, los sólidos se forman cuando las moléculas de un líquido se ordenan y forman una estructura regular. Pero en el proceso de formación del vidrio, antes de ser tal, esto no ocurre. En vez de eso, las moléculas se quedan congeladas, sin equilibrio.

A ese proceso se lo conoce como el problema de la transición vítrea. Este tiene como característica única que las moléculas del elemento se mueven, pero no rotan. Todo lo contrario ocurre con la formación de otros materiales, como el hielo que se forma del agua.

La investigación en Alemania, liderada por los científicos Andreas Zumbusch y Matthias Fuchs, tiene alcances insospechados. Por ejemplo, las comprobaciones hechas incluso abren la puerta a la posibilidad de que existan sistemas biológicos complejos constituidos por este material vítreo en otros sitios del universo.

Los investigadores utilizaron coloides elipsoidales, hechos de plástico. Se trata de una partícula sólida, que mide alrededor de una millonésima de metro, la cual es suspendida en una solución.

Las suspensiones coloideales eran usadas por los científicos que investigaban la transición vítrea. Lo hacían para determinar el comportamiento de las partículas, pero usaban suspensiones coloidales de forma esférica.

Zumbusch y Fuchs, en cambio, decidieron usar coloides con forma de elipse. Probaron distintas concentraciones de estos elementos, los suspendieron en una solución apropiada y observaron su comportamiento a través de un microscopio. De esta forma determinaron que estas partículas forman grupos con orientación similar, lo que no ocurre en los sólidos, líquidos y gases.

Observaron, basados en la teoría, que las partículas individuales de la materia vítrea se pueden mover, pero no logran rotar sobre sí mismas.

Gracias a su forma distinta de elipse –explica Andreas Zumbusch en la revista científica-, las partículas estudiadas logran tener orientación, al contrario de lo que suele ocurrir con las partículas esféricas que no suelen tomar sentido ni dirección. Esto permitió ver que las moléculas no se comportan como en un sólido o en un líquido y, por ello, se puede asegurar que se trata de un nuevo estado de la materia.

El físico Peñafiel corrobora que, hasta ahora, se pensaba que lo vítreo no era un estado, sino un líquido con una viscosidad tan elevada que le acaba confiriendo aspecto sólido sin que en realidad lo sea.

Matthias Fuchs dice que el descubrimiento es importante porque cambia un paradigma y refrenda una teoría a la que no se le daba mucha importancia.

Peñafiel detalla que son susceptibles de adquirir este estado vítreo, tanto sustancias de origen orgánico, como inorgánicas. Ocurre principalmente con elementos químicos como el selenio, silicio, platino, paladio, oro y cobre. También con otros compuestos como dióxidos y polímeros orgánicos, entre otros. Antes de llegar a ser sólidos, estos se convertirán en vítreos, el nuevo estado.

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