Un estudio cuestiona la teoría actual sobre formación de cristales

Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), del centro de investigación MATGAS de la Universidad de La Sapienza de Roma y del Politécnico de Milán aseguran en un estudio que las teorías actuales sobre la formación de los cristales podrían ser erróneas.

Los investigadores, que publican su trabajo en la revista científica «PNAS», han ideado un método para medir en pocos minutos la viscosidad de un vidrio, una medida que requeriría un tiempo de observación inviable a escala humana -quizá milenios- para poder ser observada, a partir de sus propiedades elásticas; y que cuestiona la validez de las teorías actuales de formación de los cristales.

Según han explicado los científicos de la UAB, los vidrios son materiales sólidos, pero con una estructura tan desordenada que se podrían considerar como líquidos de una viscosidad extraordinariamente elevada.

Fluyen como los líquidos, pero a bajas temperaturas la movilidad molecular es tan baja que su observación experimental es impracticable.

Según los científicos, el estado vítreo sigue siendo uno de los grandes enigmas en la ciencia de la Materia Condensada, ya que su comprensión dista mucho de ser satisfactoria.

Los científicos catalanes e italianos han logrado relacionar las propiedades ultraviscosas del líquido (inaccesibles experimentalmente a temperaturas suficientemente bajas) con las propiedades elásticas del vidrio, obtenidas rápidamente mediante técnicas ópticas y de radiación sincrotrón.

Estas propiedades se miden en función del envejecimiento del cristal, de modo que, teóricamente, es indispensable usar muestras que hayan sido envejecidas durante ciclos geológicos.

Sin embargo, los investigadores han utilizado cristales ultraestables formados en breves períodos de tiempo (desde unos minutos a unas horas) mediante una técnica llamada «deposición física de vapores».

Los cristales sintetizados por los investigadores del Departamento de Física de la UAB Cristian Rodríguez-Tinoco y Javier Rodríguez-Viejo rivalizan en estabilidad con ámbares envejecidos de forma natural durante decenas de millones de años, permitiendo medidas de viscosidad en vidrios equivalentes a los que se encuentran en la astenosfera, la zona superior del manto terrestre.

Las medidas de viscosidad de estos materiales han llevado a los físicos a una conclusión inesperada: si bien los modelos actuales predicen que los cristales dejan de fluir por debajo de una temperatura determinada, los resultados de este estudio muestran por primera vez que, en realidad, no es así, por lo que las teorías actuales sobre el estado de la materia podrían no ser correctas.

Los científicos han demostrado experimentalmente que los cristales en equilibrio fluyen de forma apreciable a temperaturas finitas, poniendo en cuestión uno de los pilares de las teorías del estado vítreo.

El avance en el conocimiento de estos cristales, llamados ultraestables, también tiene implicaciones prácticas, ya que podrían ser importantes para aplicaciones como la elaboración de compuestos farmacéuticos más estables frente a la cristalización.

También tiene implicaciones para los dispositivos orgánicos electroluminiscentes debido a su mayor estabilidad térmica y menor degradación ante la absorción de gases, como el vapor de agua, lo que permitiría que estos dispositivos pudieran funcionar durante más tiempo sin sufrir los efectos de las perturbaciones ambientales.