Cristalografía: una herramienta para el desarrollo local de las fuentes de energía del futuro

Investigador uruguayo desarrolla “celdas de combustible”; el dispositivo supone un salto de eficiencia en la generación de energía

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14 Nov 2017  •  11:00

14 de noviembre de 2017
Actualizado: 11:00h

La cristalografía se dedica al estudio y resolución de estructuras cristalinas. Si bien tiene origen en  el mundo mineral, hoy en día está involucrada en todas las ramas de la ciencia dónde se precisa conocer la estructura a nivel atómico.

En 1912 el físico alemán Max von Laue  demostró  que los cristales están formados por redes de átomos ordenados.  El físico, que desarrolló un método para medir la longitud de onda de los rayos X, obtuvo un Premio Nobel por su descubrimiento en 1914. Tomando esa fecha, la Asamblea General de Naciones Unidas  decidió proclamar el  2014 como el Año Internacional de la Cristalografía.

En ese año se realizaron en Uruguay varios eventos de divulgación científica sobre el tema, así como la primera edición del Concurso Nacional de Crecimiento de Cristales.

“La cristalografía nace con la belleza de los cristales”, dijo a SobreCiencia el doctor Leopoldo Suescun, profesor Agregado en el Laboratorio de Cristalografía, Estado Sólido y Materiales, Cátedra de Física/Detema, de la Facultad de Química (Udelar),  investigador Pedeciba e integrante del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). “Uno ve un cristal de cuarzo y no puede más que admirarse de esa forma regular. Y el entendimiento de la naturaleza atómica de la materia también se apoya en eso de que si los cristales son regulares, debe ser porque adentro hay ordenamiento”.

Suescun definió a los cristalógrafos como los  “fotógrafos oficiales de la materia” que suelen tener una formación previa en química, física o biología, y  agregó que todos tenemos una relación con los cristales más cercana de lo que estamos acostumbrados a entender.

“La cristalografía ha evolucionado mucho con el conocimiento de la computación”, dijo, “porque es una disciplina dónde en los experimentos uno recoge cientos de miles de datos y manejar eso es muy difícil haciendo cuentas. Hoy sabemos por qué al forjar el hierro se vuelve más duro, porque lo que hacemos es modificar las relaciones de las posiciones de los átomos.  Son los defectos en los cristales los que hacen que ese hierro sea más duro. También permite entender por qué los vidrios de los celulares son distintos de los vidrios de las ventanas, así como enfermedades relacionadas con la acumulación de cristales en el cuerpo, como los cálculos de vesícula o  renales”.

El investigador sostuvo que los cristales son una parte fundamental del proceso de la naturaleza cuando hay un sólido involucrado. “Y cuando los materiales son puros, en cuanto a la composición química, suelen ser cristalinos. Hay cristales en todos los metales, en los huesos, en los dientes…”. Hoy día existen instrumentos que en media hora muestran su estructura molecular, agregó. “El desafío hoy es usar esa información disponible para hacer ciencia más profunda”.

Una técnica muy utilizada en nuestro país

En Uruguay la cristalografía es una técnica muy utilizada; hay aproximadamente una docena de grupos que hacen estudios de difracción en minería, química, física y biología, explicó Suescun.

En la década de los 90 el país fue pionero en el tema y hoy día cuenta con varios equipos para hacer experimentos en varias instituciones, entre ellas las facultades de Química, Ingeniería y Ciencias y el Instituto Pasteur.

Suescun señaló que la Facultad de Química es privilegiada ya que cuenta con dos tipos de difractómetros, lo que permite hacer “casi todos los experimentos”; uno “de polvo”, que sirve para analizar muestras microscópicas, y  uno “de monocristal”, para cristales más grandes, hasta un milímetro.

Concurso cristalino

En 2018 se realizará el Quinto Concurso Nacional de Crecimiento de Cristales, una iniciativa nacida en el 2014 por un grupo de científicos con el objetivo de  que estudiantes de Primaria, Secundaria y UTU. aprendan de cristalografía y se diviertan en el laboratorio haciendo sus propios cristales, una tarea que requiere rigurosidad y compromiso. “Que una persona pueda en su casa, o en un laboratorio de la escuela o del liceo, crecer un cristal de un tamaño importante, es algo encantador y motivador (…) Nosotros promovemos el interés en la ciencia, la curiosidad; porque es un desafío que requiere investigación, ensayo y error, equivocarse y cambiar de camino, pensar,  hablar con profesores y compañeros. Vemos como (los estudiantes) están esperando que uno llegue al laboratorio para ver sus cristales, y nos agradecen por hacer este concurso”.

En el cuarto concurso, que tuvo lugar este año,  hubo tres liceos premiados: uno de Montevideo y dos de Canelones. Estaba previsto que la ceremonia de premiación se realizara en estos días, pero por falta de recursos será en marzo de 2018.

De colores, azúcar, sal…hay escuelas que hicieron jardines de cristales, contó Suescun. “Uno de los premios es una escuela que hizo la capa de “El Principito” con cristales azules”.

Líneas de investigación

La línea de investigación principal de Suescun se enfoca en el hallazgo de nuevos materiales para construir “celdas de combustible”, unos dispositivos que suponen un salto de eficiencia en la generación de energía a partir de combustibles de hidrógeno o combustibles comunes, como el gas. “En Uruguay hay un grupo que estudia celdas de combustible que funcionan solo con hidrógeno, las que yo estudio funcionarían con hidrocarburos también. Entonces tienen la ventaja que para la transición de la economía actual, que es basada en hidrocarburos, serían mejores, porque podríamos empezar a trabajar con hidrocarburos, y  cuando el hidrógeno esté disponible y sea más barato que los hidrocarburos, estas celdas de combustible  ya estarían desarrolladas para  funcionar”.

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