Un sólido que se comporta como un líquido podría cambiar la electrónica

Científicos de la Universidad de Florida Central (UCF, Orlando, EE.UU.) han descubierto cómo conseguir un material sólido que actúa como un líquido sin llegar a convertirlo en líquido, lo que podría abrir un nuevo mundo de posibilidades para la electrónica, la óptica y la industria informática.

Cuando el estudiante de grado en química Demetrius A. Vázquez-Molina cogió COF-5, un nanomaterial creado por el hombre similar a una esponja, no inflamable, y lo presionó para formar gránulos del tamaño de una uña del meñique, notó algo extraño al mirar su patrón de difracción de rayos X.

La estructura cristalina interna del material formaba un patrón extraño. Llevó los resultados del laboratorio a su profesor de química Fernando Uribe-Romo, quien sugirió girar los gránulos y ejecutar el análisis de rayos X de nuevo.

El resultado: Las estructuras cristalinas dentro del material formaban patrones precisos que permitían a los iones de litio fluir fácilmente -como en un líquido.

Los resultados, publicados en la revista Journal of the American Chemical Society a principios de este verano, son significativos porque algunos aparatos electrónicos y otros usos de energía requieren un líquido. Pero usar los materiales líquidos actuales a veces es problemático.

Por ejemplo, las baterías de iones de litio. Se encuentran entre las mejores baterías del mercado, y cargan todo, desde teléfonos a hoverboards. Sin embargo, tienden a ser grandes y voluminosas, porque hay que usar un líquido dentro de la batería para transferir los iones de litio de un lado de la batería a otro.

Este proceso dispersa la energía. Esa reacción genera calor, lo que do lugar a la explosión de teléfonos móviles, hoverboards que estallan en llamas, e incluso el aterrizaje hace unos años de algunos aviones que dependían de las baterías de litio para algunas de sus funciones.

Pero si es un sólido no tóxico pudiera ser utilizado en lugar de un líquido inflamable, la industria podrían cambiar realmente, dice Uribe-Romo en la nota de la UCF.

Prometedor

"Tenemos que hacer muchas más pruebas, pero esto es muy prometedor", dice. "Si pudiéramos eliminar la necesidad de líquidos y utilizar otro material que no sea inflamable, se requeriría menos espacio y menos embalaje, lo cual realmente podría cambiar las cosas. Significaría menos peso y baterías potencialmente más pequeñas".

Materiales más pequeños, no tóxicos y no inflamables también podrían significar una electrónica más pequeña y que se acelerara la transferencia de información de forma óptica. Y eso podría significar innovaciones en los dispositivos de comunicación, en la potencia de computación, e incluso en el almacenamiento de energía.

Vázquez-Molina era estudiante de medicina antes de tomar las clases de Uribe-Romo. El equipo dirigido por éste colaboró con científicos del Departamento de Química y Bioquímica de la UCLA (Universidad de California en Los Ángeles) en el desarrollo del estudio.

Referencia bibliográfica:

Demetrius A. Vazquez-Molina, Gavin S. Mohammad-Pour, Chain Lee, Matthew W. Logan, Xiangfeng Duan, James K. Harper, Fernando J. Uribe-Romo: Mechanically Shaped Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks Reveal Crystallographic Alignment and Fast Li-Ion Conductivity. Journal of the American Chemical Society (2016). DOI: 10.1021/jacs.6b05568.