Mineral capaz de cambiar de un color a otro innumerables veces

En una investigación reciente sobre la hackmanita, un sorprendente material natural, se ha descubierto que puede cambiar su color al exponerse a la radiación ultravioleta y luego volver al color previo, una y otra vez, sin desgastarse. Los resultados demuestran que la hackmanita, de bajo coste, gran durabilidad y fácil de sintetizar, puede ser de gran utilidad para diversas aplicaciones prácticas.

La investigación es obra del equipo internacional de Mika Lastusaari, de la Universidad de Turku en Finlandia.

Estos científicos llevan casi una década investigando las propiedades de la hackmanita y aprendiendo a aprovecharlas del mejor modo posible. Aplicaciones prácticas como la vigilancia de los niveles de radiación ultravioleta a los que la persona está expuesta, ya se han desarrollado, basándose en la capacidad de la hackmanita para cambiar de color.

La hackmanita cambia su color de blanco a púrpura bajo la irradiación ultravioleta y luego vuelve a ser blanca si la luz ultravioleta ya no incide en ella.

Las características estructurales que permiten estos cambios repetidos no han estado claras hasta ahora. En el nuevo estudio, al investigar la hackmanita y otros dos minerales con propiedades comparables, Lastusaari y sus colegas han encontrado la respuesta.

La hackmanita se vuelve púrpura (derecha) cuando es irradiada con rayos ultravioleta, y el color vuelve a ser blanco (izquierda) tras unos minutos bajo luz blanca normal. (Fotos: Mika Lastusaari)

Los minerales de esta clase contienen compuestos inorgánicos, pero también hay compuestos orgánicos, hidrocarburos esencialmente, que pueden cambiar de color de forma reversible debido a la exposición a la radiación. Sin embargo, estos hidrocarburos solo pueden cambiar de color unas pocas veces antes de que su estructura molecular se rompa. Esto se debe a que el cambio de color implica un cambio drástico en la estructura, y someterse a este cambio repetidamente acaba por romper la molécula.

En el nuevo estudio, Lastusaari y sus colegas descubrieron que también hay un cambio estructural en el proceso de cambio de color. Cuando el color cambia, los átomos de sodio de la estructura se alejan de sus lugares habituales y luego vuelven a ellos. Podríamos describir este proceso como una especie de “respiración estructural” ya que no destruye la estructura aunque se repita un gran número de veces.

Los autores del estudio también comprobaron que la capacidad de la hackmanita de alternar entre el color blanco y el púrpura es altamente repetible. La durabilidad se debe a la robusta estructura tridimensional de este mineral.

La hackmanita tiene un increíble potencial para muchas aplicaciones prácticas. Por ejemplo, se la podría usar en la captación de imágenes en rayos X, y también para sustituir a los LEDs y a otras lámparas en algunos casos.

Una de las aplicaciones potenciales más interesantes que los investigadores están explorando actualmente es un dosímetro basado en hackmanita y detectores pasivos para la Estación Espacial Internacional, destinados a medir la absorción de dosis de radiación de los materiales durante vuelos espaciales.

Lastusaari y sus colegas exponen los detalles técnicos de sus últimos hallazgos en la revista académica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), bajo el título “The structural origin of the efficient photochromism in natural minerals”. (Fuente: NCYT de Amazings)