Paleontoriano

Se ha descubierto que la estructura del ámbar apenas cambia incluso luego de decenas de millones de años, y esto podría ayudar a esclarecer cuestiones fundamentales sobre la formación del vidrio.
“Lo que descubrimos fue que en 20 millones de años, el ámbar cambió su densidad sólo 2,1 por ciento. Y eso modifica nuestros conocimientos sobre el vidrio”, explicó Gregory McKenna, profesor de ingeniería química de la Universidad Tecnológica de Texas.
Los descubrimientos, detallados en un número reciente de la publicación Nature Communicatios, son una prueba más de que -contrariamente a lo que se enseña en primer año de química- las ventanas de vidrio de color de las catedrales medievales no son más gruesas en la parte inferior porque el vidrio fluye como líquido y con el tiempo se mueve.
“Esos vidrios no fluyen”, afirmó McKenna. “Los fabricantes fueron lo suficientemente inteligentes como para poner la parte más gruesa hacia abajo”.
En el nuevo estudio, McKenna y su equipo se centraron en el ámbar -resina de árbol fosilizada- porque sus átomos no están dispuestos en ningún orden regular.
“En un cristal, todo está dispuesto periódicamente. Si sabemos qué pasa en un pedacito, podemos predecir dónde estarán los átomos en todo el resto. En el vidrio, las cosas están mucho más desordenadas”, explicó Mark Ediger, químico experimental de la Universidad de Wisconsin que no participó del estudio.
La naturaleza no cristalina del ámbar lo convierte en una versión análoga para estudiar vidrios, que tienen átomos no ordenados.
McKenna y su equipo se mostraron particularmente interesados en un fenómeno llamado transición del vidrio, que hace referencia a la temperatura en que un material se transforma de un estado de goma flexible y suave a otro duro y quebradizo.
A pesar de décadas de estudio, muchos aspectos de la transición del vidrio siguen sin comprenderse. Por ejemplo, qué hace que un líquido se desacelere tan rápidamente al convertirse en vidrio.
La respuesta tiene un interés que va más allá de lo académico. La transición del vidrio está relacionada con el comportamiento de los materiales, y sus propiedades son importantes para el diseño y la manufactura de una serie de materiales vítreos.
Cuando hablamos de vidrio, solemos pensar en el de las ventanas, que es transparente y compuesto principalmente de silicato. Pero para los científicos, cualquier sólido no cristalino, o amorfo, es considerado un vidrio. Bajo esta definición más amplia, los plásticos pueden ser transformados en vidrio, al igual que los metales.
Muchas tecnologías modernas dependen del vidrio. Por ejemplo, los aviones modernos, como el Airbus A380 y el 787 Dreamliner son construidos usando plástico y resina semejante a vidrio.
“Los aviones actuales están bien porque tienen temperaturas relativamente altas de transición del vidrio y no se calientan mucho, pero imaginemos construir transporte supersónico y que todo el avión se caliente y permanezca caliente por varias horas”, dice McKenna.
“En ese punto, se fuerza el límite de los materiales, trabajando bastante cerca de la temperatura de transición del vidrio. Cuando el material cambia, puede tornarse cada vez más frágil, y puede acarrear problemas si no se lo modela bien”.
Para comprender mejor las transiciones del vidrio, McKenna y sus colegas Sindee Simon y Jing Zhao experimentaron con ámbar dominicano de 20 millones de años.
Una de las pruebas que realizaron se llama experimento de estrés-relajación, y para llevarla a cabo hay que tomar tiras de ámbar, estirarlas a diferente temperatura, y medir la velocidad con la que vuelven a su estado original. Los resultados de este experimento aportaron datos acerca de la forma en que se comportan las moléculas que hay dentro del ámbar.
Como lleva cierta cantidad de fuerza distorsionar las tiras de ámbar, medir “el tiempo que tarda en desaparecer esa fuerza revela la velocidad a la que se pueden mover las moléculas que hay dentro del material”, explicó Ediger.
El ámbar antiguo ofrece una rara oportunidad de estudiar la transición del vidrio en cámara lenta y a temperatura ambiente. Sucede que la temperatura a la cual un material se congela en un estado vítreo depende en parte de lo que tarda en enfriarse.