Cuasicristales y la Biblioteca de Babel

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por Leonardo Moledo y Ezequiel Acuña

El científico israelíI Daniel Shechtman recibió ayer el premio nobel de Química

Los once millones de euros del Premio Nobel de Química fueron esta vez a parar a Daniel Shechtman, quien descubrió una nueva e inesperada forma de organización de la materia sólida: los cuasicristales. Cuando hizo la investigación, nadie le creyó.

Así como el Premio Nobel de Física le tocó a la expansión del universo (o mejor dicho, a su aceleración) y a tres astrofísicos, el de Química fue para la estructura de los sólidos, y una de sus novedosas formas: los cuasicristales. Efectivamente, Daniel Shechtman, científico israelí investigador del Technion y profesor de Ciencias de Materiales de la Universidad del Estado de Iowa, se alzó esta vez, él solito, con los 11,1 millones de euros por haberlos descubierto, en los años ’80, y haber producido un sacudón en la cristalografía.

Como todo lo cuasi, los cuasicristales son difíciles de describir (y por lo tanto de descubrir). Lo cierto es que la materia, a nuestro alrededor, se encuentra en los diferentes estados clásicos: gaseoso (las moléculas o los átomos están prácticamente libres y entonces se mueven y giran al azar, sin estructura), líquido (las moléculas están menos separadas que en estado gaseoso, pero no forman una estructura fija sino variable y desordenada; como todos sabemos, el agua fluye y toma la forma del recipiente que la contiene) y sólido (fuerzas intensas, y estructuras en principio estables).

Estables, sí, aunque a veces amorfas (como es el caso del plástico), y a veces cristalinas: un motivo que se repite sistemáticamente como en, por ejemplo, la sal de mesa, que está compuesta por cubos (en cada vértice un átomo, de cloro o de sodio), que se extienden monótonamente, idénticos a sí mismos, como se repiten los obsesivos hexágonos de la Biblioteca de Babel de Borges (la mayoría de los sólidos suelen presentarse en forma cristalina y, curiosamente, el vidrio no es un sólido cristalino, sino un líquido sobreenfriado y amorfo: lo cristalino no significa transparente). Simétricos (con diferentes tipos de simetría), los cristales son químicamente bellos y tan apegados a su repetitividad geométrica que hubiera hecho las delicias de Pitágoras. Sólidos amorfos, sólidos platónicamente geométricos, se disputaban las primacía de la materia.

Pero ocurrió –siempre ocurren estas cosas en la historia, en la geografía, y hasta en el lenguaje– que el 8 de abril de 1982 el hoy laureado Daniel Shechtman se puso a mirar con un microscopio electrónico una mezcla de aluminio y manganeso (comprenderá el avisado lector que ya se está construyendo la leyenda) y el dibujo de difracción (forma de dispersión de las ondas electrónicas que, junto con los rayos X, son las grandes sondas para explorar los cristales) que le devolvió el microscopio (electrónico, desde ya) mostraba que los átomos estaban compactados como un cristal, como gran parte de los materiales sólidos, pero el patrón de distribución no podía corresponder a ninguna de las simetrías conocidas de la cristalografía, como si el curioso bibliotecario que recorre los hexágonos de la Biblioteca de Babel se topara bruscamente con un pentágono, un cuadrado, o un triángulo, que de pronto le dieran la pauta de que la regularidad de la Biblioteca es más compleja de lo que parecía en un principio (¿no nos ocurre lo mismo cuando, acostumbrados a nuestras ciudades cuadriculadas nos topamos inesperadamente con una diagonal?). El material de Shechtman no era amorfo porque tenía una estructura simétrica, pero tampoco cristalino porque no se mantenía la simetría de traslación. Es decir que se trataba de un sólido con una estructura ordenada pero en principio no periódica. Lo cierto es que se había topado con el mundo de lo cuasi.

Ciertamente, lo que vio parecía una estructura repetitiva montada sobre otra estructura repetitiva: periódica en los rasgos grandes, pero no en los pequeños; caminaba por una ciudad en la que a la cuadrícula se superponía una estructura de diagonales: no deja de ser periódica, pero en cada punto producen una dolorosa confusión.

Pero el asunto fue que un cristal de ese tipo no estaba ni siquiera representado en la Tabla Internacional de Cristalografía dado que se consideraba, no sólo inexistente, sino directamente imposible: ¿cómo podría la naturaleza mezclar hexágonos y cuadrados, o cubos y otros sólidos de manera que todo encajara? No podía ser. Y así, cuando Daniel Shechtman comunicó los resultados de sus pruebas recibió burlas de sus colegas y un manual de cristalografía como irónico regalo de parte del director del laboratorio (como se ve, se consolida la leyenda).

Shechtman sostuvo los resultados de sus experimentos por sobre el libro de texto y fue invitado a retirarse del grupo de investigación del National Institute of Standards and Technology (NIST) donde trabajaba. Todos suponían que había hecho algo mal en el procedimiento, incluso la revista Journal of Applied Physics, que rechazó el artículo que les envió en el verano de 1984.

Acudieron en su ayuda. El físico John Cahn y el cristalógrafo francés Denis Gratias repitieron con él el experimento confirmando que era confiable y publicaron en conjunto, en noviembre de 1984 un artículo en la Physical Review Le-tters que derrumbó una de las verdades más fundamentales de la disciplina: aquella que enunciaba que todos los cristales consisten en patrones repetidos y periódicos, ordenados de forma regular, siguiendo un esquema determinado que se reproduce, en forma y orientación, en todo el cristal.

La historia de Shechtman muestra una cuasi forma de operar en la historia de la ciencia: incredibilidad primero, cuasi credibilidad después, credibilidad total y Premio Nobel más tarde.

Diario Página12  6/10/2011


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