ENTRE NEUTRONES E HIDROCARBUROS

ENTRE NEUTRONES E HIDROCARBUROS

Los premios Nobel de Física y Química fueron otorgados a dos estadounidenses y a un canadiense por adaptar rayos de neutrones para que sirvieran de instrumento para explorar la estructura atómica de la materia y por descubrir nuevas formas de separar y reconstruir compuestos de carbono e hidrógeno. El premio de Física será compartido por Clifford G. Shull, ex profesor del Instituto de Tecnología de Massachusetts, y Bertram N. Brockhouse, de la Universidad McMaster, en Hamilton (Ontario). El premio de Química fue entregado a George A. Olah, profesor húngaro de la Universidad del Sur de California.

18 de octubre 1994 , 12:00 a. m.

El premio de Física reconoció los logros de Shull en la década de 1.940 y de Brockhouse en la década de 1.950, que explotaron el poder penetrante de haces de neutrones de baja intensidad para darles a los científicos un conjunto de herramientas más poderosas que los rayos X y otras formas de radiación para explorar la estructura atómica de la materia.

Los haces de neutrones han arrojado luces sobre las estructuras de los semiconductores que son esenciales para la industria electrónica, la naturaleza de la superconductividad y muchos otros fenómenos.

Científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en Tennesee, donde trabajaba Shull, se inventaron una forma de seleccionar neutrones de una sola longitud a partir de un haz de longitudes de ondas mixtas, y los hicieron pasar a través del material bajo estudio.

En la versión inicial del sistema, algunos neutrones se encontraban con átomos a su paso por el material y, por un proceso llamado dispersión elástica, formaban un patrón de difracción de puntos o anillos brillantes sobre un material cristalino sensible al impacto de los neutrones.

A través del registro de este patrón en una película fotográfica (intensidades de los puntos y anillos), los científicos podían calcular exactamente cuáles átomos estaban localizados en qué posiciones relativas dentro del material estudiado.

En un proyecto separado en los años 50, Brockhouse también trabajó en dispersión de neutrones, pero se centró en otro proceso de colisión atómica llamado dispersión inelástica, que hace posible medir las energías relativas de diferentes neutrones dispersados por una muestra de material.

Tales medidas le permitieron determinar cuánta energía había perdido en el encuentro un neutrón dispersado, pérdida que podría ser interpretada como energía absorbida por el material de prueba en la creación de fonones . Estos son unidades de energía vibracional, y se cree que son importantes en el comportamiento de los cristales. Las investigaciones de los fonones han conducido a una mejor comprensión de los materiales superconductores.

La dispersión de neutrones podría eventualmente aportar la evidencia necesaria para probar que la superconductividad funciona a altas temperaturas, un problema que ha dividido a los físicos en años recientes.

Los superconductores normales solo trabajan a temperaturas cercanas al cero absoluto (menos 273 grados centígrados). Pero a mediados de la década de 1.980 se descubrió que una familia de sustancias basadas en compuestos de cobre y de oxígeno conducían electricidad con poca o ninguna resistencia a temperaturas más altas, de menos 150 grados centígrados.

Química en detalle Las investigaciones químicas de Olah abrieron un nuevo campo en la investigación de los hidrocarburos, importante para el desarrollo de nuevos combustibles basados en petróleo, carbón, metano y otras sustancias basadas en carbono.

Su trabajo se centró en los esfuerzos para estabilizar, estudiar y recombinar fragmentos cargados positivamente de moléculas de hidrocarburos conocidos como carbocationes (carbocations, en inglés). Estos fragmentos sobreviven normalmente millonésimas de segundo antes de reaccionar con otros átomos o moléculas para luego desaparecer.

A principios de 1.980, Olah comenzó a experimentar con superácidos, que eran miles de millones de veces más ácidos que el ácido sulfúrico, para dividir moléculas de hidrocarburos y forzar a sus fragmentos a aceptar protones, que tienen cargas eléctricas positivas.

Olah descubrió que estos fragmentos normalmente efímeros podrían ser estabilizados. De esta manera, por primera vez fue posible analizar los carbocationes utilizando técnicas corrientes, incluyendo la espectrocopia de resonancia magnética.

(New York Times News Service. Asesoría, Eduardo Posada, Centro Internacional de Física)

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