El día en que el premio Nobel de Química descubrió los cristales "imposibles"

5/10/2011 14:43 | A.M.R.

El profesor Dan Shechtman acaba de recibir el reconocimiento de la academia sueca por el descubrimiento de los cuasicristales, una forma de ordenación de la materia que en su momento parecía impensable. El descubrimiento le costó alguna tomadura de pelo y la expulsión de su grupo de investigación. Hoy en día, su investigación sirve para fabricar objetos tan cotidianos como los cuchillos de acero o las maquinillas de afeitar. Ésta es la historia de un descubrimiento inesperado.

FOTO: Dan Shechtman, premio Nobel de Química de 2011

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"Era por la mañana, estaba solo en el cuarto del microscopio electrónico, mirando a un nuevo material que había creado compuesto de aluminio y manganeso. Miraba el material y me resultaba muy extraño, tomé una difracción de ese área y detrás vi un patrón de difracción con cinco puntos de simetría... conté diez puntos y me dije ¡no puede ser! ... Después miré otra vez y dije, debo compartir esto con alguien, es una cosa impresionante... Salí al pasillo, miré a la izquierda y la derecha y no había nadie con quien compartirlo, así que volví al microscopio y pasé todo el día allí, haciendo experimentos".

La escena se produjo el 8 de abril de 1982 en el National Bureau of Standards and Technology, el laboratorio de Washington en el que trabajaba Dan Shechtman. Su sorpresa estaba justificada porque lo estados en que podía encontrarse un cristal estaban bien definidos por las observaciones, el hecho de que tuviera simetría cinco no encajaba en el paradigma. Pero ¿qué son los cristales y qué es eso de la simetría?

Los átomos que componen la materia podemos encontrarlos en varios estados. Cuando tenemos un gas, no hay un orden de ningún tipo, en un líquido hay cierto orden en el corto rango y en un sólido podemos encontrar diferentes disposiciones que van desde un vidrio hasta la forma más ordenada, que es el cristal. Esto significa que los químicos que examinan una muestra de cloruro sódico, por ejemplo, encuentran un átomo de sodio y otro de cloro dispuestos alternativamente en cualquier dirección y hasta el infinito. Dentro de los cristales, la simetría puede ser cúbica (mueves el cubo y es simétrico en 4 posiciones), tetragonal, triclínica... Existían otras posibles simetrías, que habían sido descubiertas previamente por los matemáticos, como la teselación de Penrose, pero aquel extremo parecía imposible de cumplir en la materia.

Para 1982, la Unión Internacional de Cristalografía tenía definidas cuatro simetrías posibles y el resto entraba en contradicción directa con el modelo, estaban "prohibidas". Y lo que Shechtman estaba viendo en su microscopio era una simetría rotacional de orden 5, lo que no podía ser. De hecho, él mismo pensó que debía de haber un error y creyó que debía estar viendo una imagen espejo en la que le faltaba la otra mitad (con lo que se cumpliría la simetría 2) ."Busqué gemelos y no pude encontrarlos", asegura, "y estaba convencido de que no había gemelos allí, así que, ¿qué era? Me llevó dos años descifrarlo".

Contra las reglas

En los siguientes meses, a Shechtman le tocó aguantar el tipo y buscar una explicación a sus observaciones. "Durante un par de años estuve solo, fui ridiculizado, fui tratado muy mal por mis colegas", confiesa en una entrevista con la American Technion Society, "y el jefe de mi laboratorio vino a mi mesa riéndose, me puso un libro encima y me dijo "Danny, ¿has leído eso? Dice que esto es imposible lo que dice". "Yo enseño con ese libro, no necesito leerlo", le dije, "ya sé que es imposible, pero esto es algo nuevo". Esa persona me echó del grupo... y era un buen amigo mío. Ese era el ambiente, la gente era hostil. La comunidad de no creyentes ra muy grande, el líder del grupo era Linus Pauling, dos veces premio Nobel, quien hasta el último día estuvo diciendo que Dan Shechtman estaba diciendo tonterías".

En su reconocimiento de hoy, la Academia sueca le otorga el premio Nobel de Química 2011 por el descubrimiento de los "cuasicristales" y asegura textualmente que la batalla de Shechtman "forzó a los cientídicos a reconsiderar su concepción de la naturaleza misma de la materia". Nancy B. Jackson, presidenta de la American Chemical Society asegura que el hallazgo es "uno de los mayores descubrimientos científicos contra las reglas".

Enfrentándose al paradigma científico imperante, Schechtman comprobó que las estructuras que conforman los cuasicristales no son periódicas, es decir, que estos materiales no se pueden construir por la repetición y yuxtaposición de unidades menores, como un mosaico árabe. Estas estructuras no fueron descubiertos en la naturaleza hasta el año 2009 y sus aplicaciones prácticas se han extendido a la fabricación de cuchillos de acero o maquinillas de afeitar más resistentes. Los cuasicristales son malos conductores de la electricidad, extremadamente duros y resistentes a la deformación, por lo que también se emplean para recubrimientos protectores antiadherentes. Estas diferencias en la simetría provocan que el material no presente líneas de fractura y sea más resistente a quebrarse.

Shechtman, nacido en Tel Aviv en 1941, ejerce desde 1972 en el Instituto de Tecnología de Haifa, y se ha convertido hoy en el único ganador en solitario de los Nobel 2011 correspondientes al ámbito científico, ya que los restantes fueron compartidos. El premio de Química cierra la ronda científica de los galardones, que abrió el lunes el de Medicina, que correspondió al estadounidense Bruce Beutler, el franco-luxemburgués Jules Hoffmann y el canadiense Ralph Steinman, fallecido el pasado viernes. El martes se dieron a conocer el correspondiente a Física, que se repartirán los astrónomos estadounidenses Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam G. Riess.