El Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF, por su sigla en inglés) es un centro de investigación multinacional financiado por un consorcio de 21 países y ubicado en la ciudad francesa de Grenoble. En su acelerador de partículas de órbita cerrada los rayos X producidos son 10 billones de veces más brillantes que los utilizados en hospitales o laboratorios convencionales para tomar radiografías.

Cada cinco meses más de mil proyectos de todo el mundo “compiten” para realizar allí experimentos en la línea de Materia Blanda (ID10) del ESRF, utilizando una luz con una energía de 6 gigaelectronvoltios (GeV), pero sólo entre 50 y 60 son aceptados. En marzo de este año se aprobó el uso a uno de los investigadores del Instituto de Física del Sur (IFISUR), dependiente de la Universidad Nacional del Sur (UNS) y el CONICET.

“Cada ‘línea de luz’ del sincrotrón cuesta unos 15 mil euros por día, pero al concursar y ganar, podremos utilizar una línea durante 6 días sin ningún costo”, explica el doctor en Física Nicolás García, docente e investigador del IFISUR, que integra un grupo dirigido por el doctor Daniel Vega dedicado a estudiar una transición de fase de un copolímero bloque (que es un tipo especial de polímero).

Los polímeros son materiales que tienen, en general, una molécula de gran tamaño. Este hecho hace que sus propiedades físicas sean muy diferentes a los de sistemas con moléculas elementales pequeñas como los metales o los cerámicos. Los polímeros están presentes en muchos de los alimentos o materias primas que se consumen habitualmente. Algunos de los más conocidos son el telgopor -poliestireno expandido– o la goma EVA. Hay muchos presentes en textiles, en la electricidad, en materiales para la construcción, la industria, pinturas, autopartes, juguetes, etc. También están los polímeros de origen natural, los llamados “biopolímeros”, como por ejemplo el ADN, las proteínas o la celulosa, principal constituyente de las plantas y la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre.

Los copolímeros se forman al unir dos o más polímeros químicamente diferentes con un enlace covalente, que conforman una nueva molécula mixta. Un aspecto muy interesante de los copolímeros es que en ciertas condiciones físicas exhiben transiciones de fases hacia estados ordenados en la nanoescala que son de alto interés tecnológico.

“Inducir y controlar esta transición es un tema que se investiga en todo el mundo con muchas técnicas diferentes, pero nuestro trabajo tiene de original que somos de los primeros que usamos dióxido de carbono supercrítico para inducir esta transición de fase. Este experimento ya se hizo en la UNS con equipos propios del Departamento de Física y del Instituto de Física, pero nunca pudimos hacerlo de manera continua”, detalla García.

Un fluido supercrítico es cualquier sustancia que se encuentre en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico, lo que hace que se comporte como un híbrido entre un líquido y un gas. Es decir, puede difundir como un gas y disolver sustancias como un líquido.

“En la UNS nosotros tenemos una cámara donde ponemos la muestra y exponemos el copolímero al dióxido de carbono en estado supercrítico, pero teníamos el problema de que no había forma de medir las propiedades del polímero adentro de la cámara, porque no tenemos los equipos necesarios. Lo que hacíamos era exponer el polímero, lo sacábamos y lo analizábamos con el microscopio atómico, cada tres minutos. Era un trabajo muy complejo, y siempre fuera de la cámara, con lo que se pierden muchos detalles interesantes que ocurren adentro. Igualmente fuimos capaces de probar que la transición ocurría y gracias a eso pudimos repetir el experimento en el ESRF, pero observando la transición en tiempo real, mientras ocurre”, subraya.

El grupo que dirige Vega está integrado –además de García- por Anabella Abate y Leopoldo Gómez (IFISUR) y Cristian Martín Piqueras (Planta Piloto de Ingeniería Química, UNS-CONICET). Con ellos colaboran Gastón Garbarino, Oleg Konovalov y Maciej Jankowski (ESRF), y Armando Maestro (Universidad de Grenoble).

Fuente: Dirección de Comunicación Institucional de la UNS.