Científicos reproducen con éxito un material extraterrestre
En un experimento sin precedentes, dos equipos de científicos a ambos lados del Atlántico han replicado un material que anteriormente no se producía en ningún lugar de la Tierra.
Llamado tetrataenita, se trata de una aleación de hierro y níquel con una estructura atómica ordenada de una manera particular, producto de los millones de años de enfriamiento a bordo de asteroides. Algo que le otorga fascinantes propiedades magnéticas.
Sin embargo, para que este material pueda tener una reproducción industrial eficiente aquí en la Tierra, no podemos depender de millones de años de enfriamiento. Teniendo esto en cuenta, el profesor Lindsay Greer del Departamento de Ciencia de Materiales y Metalurgia de Cambridge y sus colegas de la la Universidad del Noreste de Boston y la Academia de Ciencias de Austria, encontraron una alternativa menos consumidora de tiempo.
Fósforo a la mezcla
El equipo estudió las propiedades mecánicas de las aleaciones de hierro y níquel que contenían pequeñas cantidades de fósforo, un elemento que también está presente en los meteoritos. El patrón de fases dentro de estos materiales mostró la estructura de crecimiento similar a un árbol esperada llamada dendritas.
«Para la mayoría de las personas, habría terminado ahí: nada interesante de ver en las dendritas, pero cuando miré más de cerca, vi un patrón de difracción interesante que indica una estructura atómica ordenada», dijo el Dr. Yurii Ivanov, otro de los miembros del equipo de Cambridge.
Tetrataenita. Crédito: Universidad de Cambridge.
A primera vista, el patrón de difracción de la tetrataenita parece el de la estructura esperada para las aleaciones de hierro y níquel —es decir, un cristal desordenado que no tiene interés como imán de alto rendimiento—. Ivanov miró más de cerca para identificar finalmente la tetrataenita.
Los investigadores afirmaron que el fósforo —que está presente en los meteoritos— permite que los átomos de hierro y níquel se muevan más rápido, lo que les permite formar el apilamiento ordenado necesario sin esperar millones de años. Al mezclar hierro, níquel y fósforo en las cantidades adecuadas, pudieron acelerar la formación de tetrataenita entre 11 y 15 órdenes de magnitud, de modo que se forma en unos pocos segundos en una fundición simple.
«Lo que fue tan sorprendente fue que no se necesitó ningún tratamiento especial: simplemente fundimos la aleación, la vertimos en un molde y obtuvimos tetrataenita», contó Greer. «La opinión anterior en el campo era que no se podía obtener tetrataenita a menos que se hiciera algo extremo —como un bombardeo con neutrones—, porque de lo contrario, tendría que esperar millones de años para que se formara. Este resultado representa un cambio total en la forma en que pensamos sobre este material».
Alternativa a tierras raras
Más allá de que sea realmente asombroso que los científicos hayan sintetizado un mineral del espacio, el descubrimiento de la tetrataenita sintética también es enorme porque podría usarse como una alternativa a las llamadas «tierras raras», elementos químicos muy poco comunes de encontrar en una forma pura y difíciles de extraer que se usan, por ejemplo, en la producción del «imanes permanentes» de alta resistencia que impulsan tecnología que va desde vehículos eléctricos hasta experimentos de la NASA.
En las últimas décadas, China ha dominado el mercado de las tierras raras porque muchas de estas se encuentran en las afueras de su territorio continental —y tiene una fabricación económica y capacidades laborales para emprender el laborioso proceso de extraerlas de otros compuestos—.
La mayoría de los imanes —como el imán en un reloj a pila por ejemplo— son bastante baratos y fáciles de producir. Los imanes permanentes que se utilizan en maquinaria avanzada, por otro lado, deben poder resistir presiones y temperaturas tremendas durante largos períodos de tiempo. Y para adquirir esas propiedades, necesitan un ingrediente especial: una tierra rara. Crédito: Keneng Hardware.
Pero con la nueva síntesis de terataenita, podría desarrollarse un futuro más allá de este mercado dominado por el gigante asiático, dado que se puede usar como reemplazo de la mayoría de los componentes de los imanes permanentes. También podría hacer que las tecnologías de energía verde sean significantemente más económicas.
No obstante, Laura Henderson Lewis, de la Universidad del Noreste de Boston, advirtió contra el optimismo prematuro y dijo que se deben realizar amplias pruebas para asegurarse de que el sintético sea tan abundante como el que se encuentra en los meteoritos, e incluso entonces, aún pasarán «entre cinco y ocho años», antes de «acelerar a fondo» en la fabricación de este compuesto.
Dicho esto, el asunto proporciona una mirada emocionante a las formas en que los materiales extraterrestres pueden ayudarnos aquí en la Tierra y, con suerte, también generar algunos desarrollos internacionales positivos.
Fuente: Cambridge/NPR. Edición: MP.
