En el secreto de los laboratorios, sucede que accidentes de «manipulación» permiten descubrimientos improvisados. Este es el caso de las estructuras que evocan un bosque de abetos cubiertos de nieve, que en realidad son una red de micropirámides de hollín, vistas al microscopio electrónico de barrido. De unos 5 micrómetros de altura cada uno, hexagonales en la base, aparecieron en un microtubo de carbono después de una fuga de aire en un experimento que se suponía que se llevaba a cabo en una atmósfera de argón.
“Descubrimos esta interesante estructura por casualidad”, reconoce Valeriy Luchnikov, investigador del Instituto de Ciencias de los Materiales de Mulhouse (CNRS/Universidad de Haute-Alsace). Estas pirámides, formadas por nanopartículas de carbono multicapa, similares a las nanocebollas de carbono, pueden emitir una corriente eléctrica denominada “túnel eléctrico” cuando se las somete a un campo eléctrico. Este estudio, realizado en colaboración con Yukie Saito (Universidad de Tokio), fue objeto de un publicación en ACS NanoDiciembre 13.
De hecho, los dos científicos estaban buscando formas de hacer crecer nanoestructuras, pero de una naturaleza completamente diferente. Para su trabajo utilizan microtubos de unos cientos de micrómetros de diámetro preparados enrollando finas capas de quitosano, un biopolímero derivado de la quitina, componente principal del caparazón de insectos y crustáceos. Luego, los tubos se tratan térmicamente calentándolos lentamente en una atmósfera de argón a 1000°C. Esto convierte el quitosano en carbono eléctricamente conductor.
De la pantalla plana al aluvión de contaminación
Aquí es donde comienzan sus manipulaciones. Al pasar electricidad a través de estos microtubos que ahora conducen, elevan su temperatura a 2400°C. Estos microhornos permiten así someter las nanopartículas que se encuentran en su interior a temperaturas increíbles y examinar su comportamiento. Pero, wham, su sistema estaba goteando, y una pequeña fuga de aire lo cambió todo. El oxígeno hizo que el carbón se quemara, pero en cantidades insuficientes dejó hollín como residuo de combustión. Este polvo se formó de forma original, formando estas pirámides en la superficie exterior de los nanotubos.
El experimento se reprodujo bajo una atmósfera de argón que contenía trazas de oxígeno (alrededor de 300 ppm). El fenómeno ocurre por encima de los 2.300°C. ¿Cómo explicar esta forma de pirámide? Misterio. “Sigue siendo un enigma científico, se puede pensar que se debe a la fuerza termoforética, provocada por el importante gradiente de temperatura entre la superficie del tubo y su entorno”, dice Valeriy Luchnikov. Aún así, estas pirámides de polvo pueden endurecerse recalentándolas en una atmósfera libre de oxígeno.
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