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Un Material Que Se Expande Bajo Presión
18 de Diciembre de 2001.
 La mayoría de materiales se ven compactados o se rompen cuando son sometidos a presión. Pero los científicos del estadounidense Brookhaven National Laboratory y de la británica School of Chemical Sciences de la University of Birmingham están colaborando para obtener uno que haga precisamente lo contrario.
Este tipo de materiales sería muy interesante, ya que podrían usarse como "esponjas moleculares", absorbiendo contaminantes químicos o incluso residuos radiactivos.
El concepto, según Thomas Vogt, de Brookhaven, consiste en inyectar a la fuerza un fluido entre los pequeños poros del material elegido, incrementando así su volumen. Este volumen extra permite que moléculas o átomos más grandes, como los de los contaminantes, puedan pasar por los poros y quedar atrapados. En efecto, cuando se retire la presión y el material se contraiga, los contaminantes quedarán encerrados en el interior.
Los materiales son zeolitos, sólidos que contienen aluminio, silicio y oxígeno con una estructura tridimensional dotada de poros regularmente espaciados dentro de la estructura molecular. Tales nanoporos convierten a los zeolitos en muy útiles para absorber pequeñas moléculas, iones o gases, como una esponja empapándose de agua.
Los poros se encuentran de manera habitual llenos de iones cargados positivamente, como calcio o sodio, y moléculas de agua. Por eso, se dice que los zeolitos están hidratados. Se utilizan a menudo en detergentes.
Sometidos a presión, los zeolitos muestran un comportamiento especial. Por ejemplo, pueden absorber el doble de agua de lo que sería normal, convirtiéndose en un zeolito superhidratado.
Los científicos de Brookhaven usaron el instrumento NSLS (National Synchrotron Light Source) para descifrar la estructura molecular del zeolito, permitiendo explicar sus inusuales propiedades y mostrar dónde va el agua extra.
Las pruebas implicaron someter al material a una presión cada vez mayor (de 1 a 50.000 atmósferas). Para ello, se colocó una muestra entre dos diamantes, la sustancia más dura de la naturaleza, en una pequeña cámara llena de agua u otro líquido para transmitir la presión de forma uniforme. Los científicos bombardearon entonces la muestra con un intenso chorro de rayos-X y analizaron como éste difractaba, al rebotar en la muestra. El patrón de difracción ayudó a determinar la estructura molecular tridimensional.
A medida que la presión crecía, el material pareció primero comprimirse, como podía esperarse. Pero a partir de los 0,8 a 1,5 gigapascals (entre 8.000 y 15.000 atmósferas), el material se expandió a lo largo de dos de sus tres dimensiones, algo inesperado. Más allá, el material volvió a comprimirse. Durante la fase de expansión, los científicos comprobaron que estaban entrando moléculas de agua extra a través de los poros del zeolito.
Una vez bien estudiadas sus propiedades, podrán producirse industrialmente diferentes tipos de zeolitos pensados para numerosas aplicaciones, como la ya mencionada absorción y captura de residuos y contaminantes.
Información adicional en:
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