Material cristalino que se autorrepara a las temperaturas de otros mundos

Se ha descubierto un revolucionario material orgánico cristalino capaz de autorrepararse en una gama de temperaturas que abarca desde unos 150 grados centígrados hasta casi 200 bajo cero. Su operatividad a temperaturas tan extremas lo hace particularmente interesante para aplicaciones en naves espaciales en misiones interplanetarias.

Pero también podría resultar providencial para misiones en órbita a la Tierra. El 28 de enero de 1986, los astronautas del transbordador espacial Challenger fallecieron por culpa de un accidente provocado por la congelación unas juntas de goma en uno de sus cohetes aceleradores. Esto es un trágico ejemplo de material blando perdiendo su flexibilidad y agrietándose a bajas temperaturas. Hasta ahora; ningún material de este tipo había sido capaz de resistir sin agrietarse temperaturas más bajas que 130 grados centígrados bajo cero.

Esta limitación, inherente a la estructura desordenada de estos materiales, puede poner en peligro muchos vehículos y enseres espaciales que utilizan materiales poliméricos. El nuevo material, orgánico, ligero y con una estructura ordenada, no sufre este problema; es capaz de regenerarse incluso congelado. Esto convierte a este cristal orgánico y posiblemente a otros en buenos materiales candidatos a ser usados en la construcción de componentes para vehículos y enseres utilizados en la exploración espacial, operaciones en aguas profundas o investigación polar.

El hallazgo lo ha hecho un equipo integrado, entre otros, por Chengde Ding, de la Universidad de Jilin en la ciudad china de Changchun, y Pance Naumov, de la Universidad de Nueva York en Abu Dabi, Emiratos Árabes Unidos. Esta última es una universidad establecida en Emiratos Árabes Unidos por la Universidad de Nueva York de Estados Unidos.

Un sector de un laboratorio de la Universidad de Nueva York en Abu Dabi empleado en la investigación del nuevo material. (Foto: NYU Abu Dhabi)

La asombrosa capacidad de autorreparación del nuevo material proviene de la peculiar estructura molecular del cristal. Sus moléculas presentan momentos dipolares permanentes, lo que significa que tienen extremos positivos y negativos que se atraen entre sí. Estas interacciones dipolo-dipolo permiten que el material se reconecte y se autorrepare al romperse, incluso en condiciones de frío extremo.

El equipo observó en experimentos que, tras sufrir daños mecánicos en condiciones de frío extremo, el cristal podía autorrepararse y recuperar su capacidad de transmitir luz, una propiedad esencial para dispositivos ópticos y electrónicos flexibles que deban funcionar a muy bajas temperaturas.

Ding, Naumov y sus colegas exponen los detalles técnicos del nuevo material en la revista académica Nature Materials, bajo el título “Cryogenically self-healing organic crystals”. (Fuente: NCYT de Amazings)