La química es el estudio de las moléculas: los componentes básicos de la materia. Aunque para muchos pueda resultar un concepto extraño, perteneciente al mundo académico y los libros de texto, y con poca relevancia para nuestra vida cotidiana, la química es fundamental para sustentar gran parte de nuestro progreso económico y proporcionar riqueza y prosperidad a la humanidad.
Durante los últimos 5.000 años, es la química, más que cualquier otra disciplina, la que ha hecho posible nuestra sociedad actual. Las primeras civilizaciones aprendieron cómo extraer metales simples y procesarlos: primero se descubrió el cobre, que reemplazó a la piedra como material para fabricar herramientas. La Edad del Bronce surge posteriormente cuando se descubre que el cobre se podía combinar con el estaño para producir un metal más duro: el bronce. Como resultado obtuvimos armas y herramientas más fuertes. A continuación vendría la Edad del Hierro, que también nos trajo el desarrollo de otros elementos como cementos y morteros, que permitieron la urbanización a gran escala. Desde hace unos 500 años, la química se ha convertido definitivamente en una ocupación importante y se han empezado a identificar elementos distintos de los metales naturales, para intentar comprender sus propiedades. Con inventos como el caucho vulcanizado, en 1843, se dio inicio a las industrias de polímeros y plásticos, que luego revolucionarían la fabricación de multitud de artículos para nuestra vida cotidiana. El descubrimiento de la dinamita, en 1867, condujo a una rápida expansión de la minería; y la comprensión de la combustión y la termodinámica de los combustibles fósiles, hizo posible la revolución industrial. Más recientemente, con el descubrimiento de las denominadas “tierras raras”, elementos químicos con una alta conductividad eléctrica, se ha impulsado la electrónica y se ha acelerado el desarrollo tecnológico. Pero ¿cuáles son esos materiales del futuro en los que se investiga hoy en día, y que muy probablemente cambiarán el mundo que conocemos?
Grafeno
Creado por primera vez en la Universidad de Manchester, este material, formado por una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una matriz hexagonal, tiene propiedades que parecen fantásticas: resistencia doscientas veces más fuerte que el acero; densidad de corriente un millón de veces mejor que la del cobre; gran elasticidad (aunque es un cristal, puede estirarse hasta un veinte por ciento y seguir siendo el material más rígido del mundo); conduce el calor mejor que incluso el diamante; y es muy impermeable (ni siquiera un átomo de helio puede atravesar el material). Sus aplicaciones potenciales son inmensas, actualmente hay más de 15.000 patentes para este material en todo el mundo: smartphones irrompibles; baterías de carga rápida; neutralización de residuos radiactivos; agua salada potable; lubricante industrial de larga duración; baterías flexibles; innovaciones médicas, y un largo etcétera.
Aerogel
A veces denominado humo congelado o humo blanco, es un material ultraporoso y muy aislante que se puede fabricar a partir de sílice, polímeros, óxidos, carbono y otros materiales. Aunque es sólido, contiene tantos pequeños huecos o poros que su principal composición es aire. De hecho, el aerogel es 99,8 por ciento espacio. Inicialmente fue desarrollado por la NASA para su uso en la exploración espacial como aislamiento térmico para trajes y vehículos, pero en los últimos años los aerogeles ya están disponibles comercialmente y se están encontrando usos en muchas otras áreas, por ejemplo, como aislamiento térmico para componentes electrónicos en miniatura, proceso que se puede llevar a cabo con técnicas de impresión 3D, o como aislante para edificios o frigoríficos de última generación.
Seda de araña artificial
La seda de la araña tiene algunas propiedades bastante impresionantes. Es uno de los materiales más resistentes que se encuentran en la naturaleza y se puede estirar varias veces su longitud antes de que se rompa. Por estas razones, replicar la seda de araña en el laboratorio ha sido una obsesión entre los científicos durante décadas. Ahora, investigadores de la Universidad de Cambridge han creado un material similar, una fibra a partir de sílice y celulosa unida por cucurbiturilos, moléculas macrocíclicas que sirven como “esposas”. Algunas posibles aplicaciones de este nuevo material podrían ser la tela para velas, tela para paracaídas, y elementos de seguridad y protección como cascos o chalecos. El material es biocompatible, lo que significa que además podría usarse dentro del cuerpo humano para por ejemplo puntos de sutura.
Aluminio transparente
Este material se llama exactamente oxinitruro de aluminio y su nombre comercial es Alon. Es tres veces más resistente que el acero y, sin embargo, transparente. Su composición no es solo aluminio sino también oxígeno y nitrógeno en sus formas de polvo blanco, y para su fabricación es sometido a una presión extrema y un calor de dos mil grados durante varios días. Se usa actualmente en vehículos blindados, en la industria óptica, y en dispositivos de inmersión y exploración de aguas profundas.
Superpegamento molecular
Investigadores de la Universidad de Oxford han creado un adhesivo de acción rápida hecho de cianoacrilatos. A diferencia de los adhesivos tradicionales que son a base de agua, el gel de cianoacrilato está compuesto por resinas acrílicas. Este pegamento se puede usar para unir objetos que van desde metales hasta plásticos e incluso la piel humana. ¿Es muy fuerte este pegamento? Como dato curioso, el equipo para probar su fuerza se rompió antes que el pegamento. Se prevé que el uso de este material pueda tener mucho recorrido en el sector de la salud.
Nanotubos de carbono
Se podría explicar gráficamente como la versión enrollada del grafeno, y ha sorprendido a la comunidad científica por sus insólitas propiedades electrónicas, térmicas, ópticas y mecánicas. Es un material extremadamente fuerte, con el que se podría llegar a construir por ejemplo algo tan disruptivo como un ascensor espacial, aunque si lo analizamos desde una perspectiva más realista, su uso más inmediato se verá principalmente en la microelectrónica y la nanotecnología.
Sin duda la industria química, respaldada por la investigación, ha marcado el paso en la evolución de la humanidad, y, con toda probabilidad, la química seguirá definiendo las direcciones del cambio tecnológico durante el siglo XXI.
