Cristales perfectos de microfibra de hielo mostraron la flexibilidad de un material que normalmente suponemos bastante frágil

El hielo es rígido y quebradizo: sería sorprendente doblar un carámbano alrededor de una pelota de béisbol y que volviera a su forma recta original.

Pero eso es lo que han hecho ahora los investigadores, aunque a una escala mucho menor.

Han producido cristales de hielo microscópicos que no sólo son elásticos y flexibles, sino que también transmiten la luz de forma notable a lo largo de su longitud.

Estas “microfibras de hielo” podrían utilizarse algún día para estudiar la contaminación atmosférica, según sugiere el equipo de investigación en un artículo publicado el jueves en Science.

Limin Tong, físico de la Universidad de Zhejiang (China), y sus colegas dijeron que se inspiraron en el estudio del hielo después de trabajar con sílice, un tipo de vidrio.

La experiencia cotidiana nos enseña que el vidrio moldeado en forma de ventanas o recipientes para beber es frágil, dijo Tong.

Pero los trozos largos y finos de vidrio, como los hilos de fibra óptica, son flexibles.

Tal vez ocurra lo mismo con el hielo, según la hipótesis de los investigadores.

El hielo se encuentra en una gran variedad de entornos naturales, como los glaciares y los icebergs, pero Tong y sus colegas necesitaban fabricar agua congelada que cumpliera unas especificaciones muy concretas.

Este hielo tenía que ser casi perfecto.

El equipo empezó por crear una cámara circular de poco más de un centímetro de diámetro en una impresora 3D.

Utilizando nitrógeno líquido, enfriaron el espacio dentro de la cámara a -50 grados.

A continuación, introdujeron pequeñas herramientas en este laboratorio en miniatura, incluida una aguja metálica a la que se aplicaron 2.000 voltios de electricidad.

Ese voltaje creó un campo eléctrico, y las moléculas de agua presentes en el aire respondieron al campo asentándose sobre la aguja.

Muy lentamente, a un ritmo de aproximadamente una centésima de pulgada por segundo, crecieron microfibras de hielo en forma de barra desde la punta de la aguja.

Las microfibras nunca llegaron a ser muy largas -apenas podían verse a simple vista-, pero las imágenes de alta resolución revelaron que eran cristales individuales.

Esto significa que los átomos que las componen están dispuestos en patrones repetitivos.

“Los átomos están ordenados como panales”, explica Tong.

Esta perfección estructural, unida a la relativa ausencia de defectos microscópicos en las microfibras -como pequeñas grietas, poros y átomos o moléculas ausentes-, las hace mucho más flexibles que el hielo natural, según Erland Schulson, científico especializado en hielo del Dartmouth College, que no participó en la investigación.

“No hay límites de grano, ni grietas, ni características que limiten la tensión elástica que puede experimentar un cuerpo”, dijo Schulson.

Para demostrar esa flexibilidad, Tong y sus colegas utilizaron herramientas microscópicas para empujar las microfibras.

Demostraron que el hielo podía doblarse como un fideo cocido en círculos casi completos antes de volver, sin cambios, a su forma original de varilla.

“No había ninguna deformación permanente”, dijo Schulson, que escribió un artículo de perspectiva que acompañaba al estudio en Science.

El equipo también descubrió que las microfibras transmitían eficazmente la luz a lo largo de su longitud.

Cuando los investigadores enviaron luz visible a un extremo de las microfibras, más del 99% salió por el otro. F

funcionan como los hilos de fibra óptica que permiten las comunicaciones rápidas por Internet, dijo Tong.

“Pueden guiar la luz de un lado a otro”, dijo.

Los investigadores sugieren que estas microfibras podrían utilizarse algún día para estudiar la calidad del aire.

Las partículas asociadas a la contaminación -hollín y metales, por ejemplo- suelen adherirse a trozos de hielo en la atmósfera, donde cambian la forma en que el hielo absorbe y refleja la luz.

El equipo sugiere que, si se construye una microfibra con hielo contaminado y se estudia cómo se propaga la luz a través de ella, se puede entender mejor la cantidad y el tipo de contaminación de una región.

Fuente: clarin.com