Pl¨¢sticos que conducen la electricidad

Regalo de los dioses

Hacia 1978, el profesor Alan MacDiarmid, de la Universidad de Pensilvania, imparte una conferencia en Tsukuba, Jap¨®n. Al terminar la conferencia se acercan diversos asistentes a mostrar su reconocimiento y gratitud al conferenciante y a plantearle alg¨²n tema, o pedir su opini¨®n sobre resultados experimentales que les ocupa y preocupa. MacDiarmid escucha a todo el mundo con atenci¨®n. Siempre encuentra el lado positivo y encomiable del m¨¢s insignificante de los resultados experimentales. No importa que se trate de profesores tan consagrados como ¨¦l mismo, o de incipientes autodidactas (de lo que doy fe). Uno de los profesores, Jideki Shirakawa le comenta que ha sintetizado un material pl¨¢stico con aspecto met¨¢lico. Parece una novedad interesante. Hablan de la posibilidad de estudiarlo mediante t¨¦cnicas disponibles en la Universidad de Pensilvania para medir propiedades a compuestos semiconductores en colaboraci¨®n con Alan Heeger de la Universidad de California en Santa B¨¢rbara.El resto es historia: el pol¨ªmero, como el resto de los pl¨¢sticos conocidos, no conduce la electricidad, pero al someterlo a vapores de yodo (doparlo) se va oxidando progresivamente y la conductividad aumenta, de forma continua, pasa por los valores correspondientes a los centenares de semiconductores inorg¨¢nicos conocidos (responsables de la microelectr¨®nica desarrollada este siglo), llegando a conducir como los metales.

Calidad de vida

Un mundo nuevo, ?un solo material blando, flexible y manejable capaz de sustituir a los cientos de semiconductores inorg¨¢nicos r¨ªgidos, que s¨®lo son manipulables a elevadas temperaturas y en el vac¨ªo! M¨¢s que un material parece un regalo de los dioses a la humanidad. Siendo semiconductores, ?ser¨ªa posible desarrollar dispositivos microelectr¨®nicos polim¨¦ricos sobre substratos tambi¨¦n flexibles y el¨¢sticos?. ?Podr¨ªamos construir ropa inteligente, conteniendo equipos electr¨®nicos estampados, o sensores polim¨¦ricos, capaces de controlar todas nuestras funciones vitales, o de alertarnos sobre posibles agresiones (solares, radiaciones, contaminaci¨®n, etc¨¦tera) del medio ambiente?Una microelectr¨®nica desarrollada con materiales blandos ser¨ªa barata: los pol¨ªmeros se pueden disolver y las disoluciones se aplican por t¨¦cnicas baratas de escritura (impresoras de chorro de tinta) sobre el substrato.

La introducci¨®n de la electroqu¨ªmica por nuevos grupos de investigaci¨®n permiti¨®, en los primeros a?os ochenta sintetizar nuevos pol¨ªmeros conductores y, sobre todo, controlar el proceso de dopado/desdopado, con lo que aparecen nuevas propiedades. El volumen del material cambia con la carga el¨¦ctrica, lo que permite desarrollar los m¨²sculos artificiales (en este campo las primeras patentes son espa?olas) para microrrob¨®tica. Tambi¨¦n cambia el color (electrocromismo), pudiendo construir ventanas inteligentes (mantendr¨¢n la misma luminosidad dentro de edificios, autom¨®viles, etc¨¦tera), as¨ª como pantallas planas (televisores), filtros de luz inteligentes y lonas mim¨¦ticas, como la piel del camale¨®n o de la sepia. Adem¨¢s almacenan cargas, siendo adecuados para pilas y bater¨ªas completamente org¨¢nicas y biodegradable.

Estos pol¨ªmeros sienten la presencia de los compuestos qu¨ªmicos ambientales modificando sus propiedades: sirven para construir sensores para nuestros edificios, autom¨®viles, electrodom¨¦sticos, etc¨¦tera Una aplicaci¨®n son las narices electr¨®nicas, capaces de diferenciar vinos o aceites, de detectar el estado de los alimentos, o controlar el punto de un plato al gusto personal en un microondas.

Estos materiales act¨²an como traductores (transductores) de se?ales electr¨®niocas en i¨®nicas. Se?ales electr¨®nicas son producidas y transformadas por los equipos electr¨®nicos (c¨¢mara de v¨ªdeo). Se?ales i¨®nicas y qu¨ªmicas son las que emplea nuestro sistema nervioso. La c¨¢mara de v¨ªdeo no se puede conectar al nervio ¨®ptico porque los dos sistemas usan distintos portadores. Los pol¨ªmeros conductores son biocompatibles con las neuronas y se trabaja para que lleguen a ser el muelle de conexi¨®n entre equipos electr¨®nicos y el sistema nervioso: interfases nerviosas o nervios artificiales. Se podr¨¢ conseguir que los ciegos vean, los sordos oigan, o que quienes perdiesen un brazo o una pierna, implantarles una mec¨¢nica que se mueva bajo las ¨®rdenes y el control directo del cerebro, como la propia.

Act¨²an estos materiales, adem¨¢s, como membranas inteligentes cuyo tama?o de poro es controlable por el potencial el¨¦ctrico. Cuando dominemos todo el proceso de s¨ªntesis y control, los procesos de di¨¢lisis, electrodi¨¢lisis, desalinizaci¨®n del agua del mar, o la purificaci¨®n de las aguas residuales ser¨¢n sencillos, r¨¢pidos y baratos, dejando de estar en manos de las multinacionales y termin¨¢ndose las guerras de los trasvases.

No menos espectaculares son las propiedades ¨®pticas, con el desarrollo de d¨ªodos blandos y flexibles, que emiten luz fr¨ªa en todos los colores. El desarrollo de gu¨ªas ¨®pticas y de todo tipo de dispositivos optoelectr¨®nicos est¨¢n comenzando a revolucionar la capacidad de las comunicaciones de voz, datos e im¨¢genes, y con ellas, nuestras vidas cotidianas.

Adem¨¢s de las aplicaciones estrat¨¦gicas, como las pinturas antirradar, los blindajes i¨®nicos y electromagn¨¦ticos, disponemos ?por fin! de cables conductores moleculares, base para una electr¨®nica molecular, que ocupar¨¢ a los qu¨ªmicos org¨¢nicos, f¨ªsicos, matem¨¢ticos e ingenieros durante los pr¨®ximos cien a?os y que reducir¨¢ los superordenadores a dimensiones milim¨¦tricas. En ¨¦stos y otros campos, adem¨¢s de la construcci¨®n de modelos te¨®ricos para los nuevos materiales y sus propiedades, han tenido y tienen aportaciones importantes de MacDiarmid, Shirakawa y Heeger (solos y en colaboraci¨®n con decenas y decenas de investigadores de todo el mundo).

Su trabajo nos ha abierto la puerta a un mundo de posibilidades, cient¨ªficas y tecnol¨®gicas, asombrosas, creando esperanzas de alivio para los sufrimientos humanos y de mejora de la calidad de vida. Ellos nos han desvelado un mundo desconocido y nos ense?aron que, en la ciencia actual, las ideas han de transformarse inmediatamente en puestos de trabajo, como en la empresa (Uniax Corporatio) creada por Heeger.Es por todo ello que la Academia Sueca se ha decidido, y conf¨ªo en que estemos de acuerdo que acertadamente, distinguirlos con el Nobel de Qu¨ªmica del a?o 2000. ?Gracias, Maestros, por regalarnos con nuevas realidades y, sobre todo, con tantas expectativas, alimento de nuestra imaginaci¨®n para crear un mundo nuevo!

Toribio Fern¨¢ndez Otero es catedr¨¢tico de Qu¨ªmica-F¨ªsica de la Unviersidad del Pa¨ªs Vasco, en comisi¨®n de servicios en la Universidad Polit¨¦cnica de Cartagena.