El León de El Español Publicaciones SA

Cables entrelazados. Scott Wilcoxson Flickr

Muchos grandes inventos se han inspirado en la naturaleza, pero el COF-505 está copiado directamente del hombre, más concretamente, del enhebrado de fibras para fabricar tejidos, actividad que se remonta al Neolítico. La diferencia es que esta vez, los hilos son moleculares y el resultado es un tejido casi de ciencia ficción.

Este nuevo compuesto, cuyo nombre deriva de las siglas Covalent Organic Framework (Covalent Organic Framework) abre un nuevo capítulo en la ciencia de los materiales, que se ha ganado la portada de la revista Science de esta semana por su descubrimiento.

Uno de los autores del trabajo, Felipe Gándara, es español y trabaja en el Instituto de Ciencia de Materiales del CSIC, en las afueras de Madrid. En uno de los laboratorios de síntesis, entre frascos de vidrio llenos de líquidos fluorescentes de diferente intensidad, hay una foto amarillenta de Einstein con su perenne frase: "Si buscas resultados diferentes, no siempre hagas lo mismo".

“Trabajé en Berkeley con uno de los principales autores de la obra durante cinco años, hasta que regresé en 2014”, dice Gándara a EL ESPAÑOL. Es un proyecto que ya había empezado durante mi estancia, yo ya estaba involucrado ”.

La portada de Science con la investigación con participación española. Ciencias

La creación de materiales flexibles con propiedades especiales, como una alta porosidad o la capacidad de conducir mejor la electricidad, ha estado de moda durante varios años. Sin embargo, la mayoría se fabrica en dos dimensiones, por ejemplo, el grafeno. “Es normal ver metamateriales flexibles en 2D, pero en 3D es muy complicado porque la tercera dimensión confiere rigidez, algo que esta vez se ha conseguido”, explica a EL ESPAÑOL Enrique Gutiérrez Puebla, investigador del mismo centro, autor de una plataforma al respecto en el mismo número de Science y, además, el mismo investigador que hace años puso a Gándara frente a un aparato de difracción.

Esta máquina dispara rayos X a moléculas de estos materiales para registrar la reacción y, gracias a ello, inferir su estructura, algo muy relacionado con el trabajo que el español ha realizado en este trabajo.

Visto con un microscopio electrónico, COF-505 es una malla en la que hay iones de cobre. Al eliminar o reemplazar los iones, el material mantiene la misma estructura pero su flexibilidad se multiplica o se divide por diez. Es decir, pasa de ser rígido a ser elástico y rígido nuevamente.

Arriba, el patrón de tejido molecular con los iones de cobre en su interior. Abajo sin ellos. Ciencias

El gran avance tecnológico en este caso está, según Gándara, "en el hecho de poder construir tal material; es una novedad con respecto a cualquier otra técnica o enfoque, que de forma controlada se pueden tener hilos y moléculas cadenas, o enlazarlas en los puntos seleccionados, es algo completamente nuevo en estado sólido ".

Las aplicaciones prácticas del COF-505 son potencialmente tan variadas que es imposible enumerarlas. Por ejemplo, crear estructuras diseñadas para resistir impactos, como un parachoques, capaces de ajustar su flexibilidad según las necesidades. Los científicos incluso especulan con la posibilidad de que nuestra ropa y nuestro teléfono móvil puedan estar fabricados, en el futuro, con este mismo material.

Gutiérrez Puebla también sugiere una aplicación ambiental: “Si se elimina este ión metálico de cobre y se pone el material en una solución, por ejemplo, el agua contaminada de Aznalcóllar, el COF-505 succionaría todos los metales pesados ​​que hay allí, que son metales pesados ​​y entonces todo se uniría de forma muy fuerte, como un bloque, que se podría sacar y el agua contaminada quedaría limpia ”, explica el investigador. "Hay otros sistemas más baratos, pero la efectividad de este ... podría eliminar prácticamente todo, hasta un nivel de partes por millón".

El material. A la izquierda, con iones; en el centro, sin ellos; de nuevo con ellos. Ciencias

Además, los iones metálicos solo representan el 0,67% de la masa, son como un tapón sobre el que pivota toda la estructura. Si se quitan, se vuelve diez veces más flexible. Si se colocan, se reconstruye a sí mismo. “Es un proceso muy sencillo, de química de coordinación, solo hay que ponerle un solvente adecuado”, dice Gándara.

Gutiérrez Puebla agrega que "es algo nuevo dentro de COF, que es una clase de materiales que no tienen ni 10 años y ya tienen aplicaciones en energías limpias, almacenamiento de gas ... y el COF-505 va a abrir otro paradigma". .

El próximo paso de estos investigadores será demostrar que este enhebrado molecular puede extenderse a otros complejos, otras moléculas u otra composición química. "Ya está en marcha", dice Gándara, "y pronto habrá otros ejemplos de

materiales con estas características pero de diferente composición, lo que les dará otras propiedades diferentes ”.

Y así, la era de los metamateriales acaba de pasar de dos a tres dimensiones, utilizando probablemente una de las técnicas más antiguas para lograr algo duradero y flexible. El de los hilanderos.

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