Un israelí premio Nobel de Química 2011

Daniel Shechtman

Modelo atómico de los cuasicristales

Hace casi nueve siglos que Leonardo de Pisa, un matemático italiano del medievo también conocido como Fibonacci, describió la famosa secuencia del mismo nombre y que consiste en una sucesión que se inicia con 0 y 1 y que continúa con la suma de los dos últimos números de la secuencia (es decir, 0,1,1,2,3,5,8...). A simple vista poco o nada parece tener que ver este tipo de secuencias con la construcción de cristales. Pero los cristales son el producto de la traslación espacial repetitiva de una celda concreta, particular para cada tipo de cristalización y que configura una estructura simétrica.
La relación sigue sin aparecer por ningún lado. El nexo está precisamente en los cuasicristales, cuyo descubrimiento ha motivado a la Real Academia Sueca de Ciencias para conceder el Premio Nobel de Química 2011 a Daniel Shechtman, del Instituto Israelí de Tecnología de Haifa.
Los cuasicristales son estructuras atómicas construidas mediante mosaicos similares a los del mundo árabe y que adornan los muros de palacios como el de la Alhambra de Granada, pero que nunca se repiten a sí mismas. Es decir, no siguen el patrón de construcción de los cristales convencionales que forman estructuras simétricas.
Crecimiento cuasiperiódico

Daniel Shechtman. AFP
Pero, ¿cómo crecen estos cristales? La respuesta la tiene nuevamente el matemático medieval. La secuencia cuasiperiódica de Fibonacci se obtiene mediante unas reglas de sustitución bien sencillas. Si cogemos dos segmentos, uno largo (L) y otro corto (C), y los ordenamos según estas sencillas reglas: L pasa a ser LC y C se transforma en L, el resultado será una secuencia infinita LCLLCLCLLC... en la que no existe ninguna pauta periódica, pero sí cuasiperiódica. "El número de eles dividido por el número de ces tiende a un número irracional muy popular entre los artistas del Renacimiento, el 'número de oro', que está directamente relacionado con la geometría del pentágono regular", explicaba el físico Manuel Torres en un artículo publicado en El Cultural.
Según cita la academia sueca en un comunicado, la configuración encontrada en los cuasicristales ha sido considerada como imposible, sin embargo, Daniel Shechtman, nacido en Tel Aviv en 1941, ha librado una fiera batalla contra la ciencia establecida. Su trabajo ha cambiado la forma en la que los químicos conciben la materia sólida.
Hasta el desembarco de Shechtman, los científicos creían que en todos los sólidos los átomos se ordenaban para formar cristales siguiendo patrones simétricos que se repiten periódicamente una y otra vez. Sin embargo, el químico israelí observó, usando un microscopio electrónico durante uno de sus experimentos, una estructura que se alejaba de esta configuración y el patrón que la configuraba no se repetía. Sus colegas alegaban que esto era tan imposible como fabricar un balón de fútbol sólo con hexágonos (polígonos con seis esquinas), cuando todo científico sabe que para hacer una esfera es necesario alternar polígonos de seis y de cinco vértices.
Mal conductor y muy resitente
Los descubrimientos de Shechtman han permitido producir cristales de muy diferentes tipos y han sido encontrados, por una empresa Sueca, en una forma del acero, donde estas estructuras refuerzan el material como si de una armadura se tratase.
Los cuasicristales son malos conductores de la electricidad y extremadamente duros y resistentes a la deformación, por lo que se emplean para recubrimientos protectores antiadherentes. En la actualidad, otros equipos están desarrollando las futuras aplicaciones de estos cuasicristales, que van desde la fabricación de sartenes hasta la construcción de motores diésel.