Extrañas parejas

Según dicen los que saben, colocar un telescopio en la Luna, que sirviera para escudriñar de forma permanente intimidades más recónditas del Universo, es como poner una pica en Flandes. En los intentos que la NASA está llevando a cabo para conseguirlo, se incluye la fabricación de telescopios denominados Lunar Liquid Mirror Telescopes (LLMT), telescopios en los que los espejos (mirrors) necesarios se fabrican sobre la base de capas muy finas de un líquido atrapado en la superficie expuesta de una estructura parabólica. En la Tierra ya hay algunos telescopios con espejos líquidos, como el situado en el Malcolm Knapp Research Forest, no lejos de Vancouver en Canadá, con sus seis metros de diámetro y en el que el líquido empleado como espejo es el mercurio. El telescopio resultante resulta más barato que uno basado en espejos convencionales, pero trasladar esa idea a la Luna supone tener que resolver una serie de problemas adicionales, derivados del mantenimiento de esas instalaciones en sitio tan lejano e inhóspito como nuestro satélite.

La mención al mercurio me viene al pelo para agradecer aquí a los colegas de Amazings el que hayan publicado mi primer post con ellos, donde mi viejo amigo el mercurio aparece una vez más. Pero dejándonos de autobombos, el mercurio no es la mejor opción para fabricar un LLMT ya que, en las condiciones de alto vacío existentes en la Luna, se podría dar lugar a la evaporación del mismo. Desde mediados de la pasada década, la NASA ha puesto en marcha una serie de colaboraciones con diversos Grupos de investigación que están generando nuevas alternativas para los líquidos a utilizar en los LLMTs. Y, en muchas de ellas, el papel fundamental lo juega un tipo de sustancia química que anda ahora en muchas bocas: los líquidos iónicos.

Un líquido iónico es, en principio, un líquido en el que conviven aniones (con carga negativa) y cationes (con carga positiva) en el perpetuo y errático movimiento propio de cualquier líquido que se precie. Debido a esa libertad de los iones, los líquidos iónicos pueden conducir la electricidad como lo hacen las disoluciones acuosas de muchas sustancias químicas que, al disolverse, liberan esos aniones y cationes de sus “ataduras” intrínsecas. Por ejemplo, en la sal común conviven aniones cloruro con cationes sodio, pero unos y otros comparten una red cristalina sólida que solo puede destruirse haciendo algo a lo que estamos habituados (disolver la sal en agua) o cosas un poco más arriesgadas, como calentar por encima de la temperatura de fusión de la sal, cerca de los 800ºC.

Evidentemente, la sal fundida es un líquido iónico pero no resulta de muy agradable manejo para aplicaciones de andar por casa. La gracia de lo que hoy en día llamamos líquido iónico es que su temperatura de fusión está muy próxima al ambiente o incluso por debajo, lo que hace que, en muchos casos, los actuales líquidos iónicos sean realmente líquidos a la temperatura de los laboratorios. Esa interesante propiedad de este relativamente nuevo tipo de materiales, nace de que los aniones y cationes que constituyen un líquido iónico son, como dice el título de este post, una pareja un tanto extraña para lo que estábamos acostumbrados. Mientras en el caso del cloruro sódico y en otras muchas sustancias, aniones y cationes tienen tamaños comparables, un líquido iónico, como el cloruro de n-metil imidazolio, contiene un catión orgánico más voluminoso que el cloruro que le da réplica. El resultado es que la pareja se atrae con menos intensidad que el cloruro y el sodio de la sal común y basta con calentar al cloruro de n-metil imidazolio a 75ºC para que la agitación térmica los separe y tengamos un líquido iónico. Si seleccionamos adecuadamente cationes aún un poco más especiales, como el 1-Hexil-3-metil imidazolio que se ve en la imagen que preside este post, y lo emparejamos con el mismo cloruro, podemos conseguir que la sustancia se mantenga líquida hasta los -83ºC.

Los líquidos iónicos tiene una serie de propiedades térmicas, mecánicas y electroquímicas que han hecho concebir muchas expectativas. En el caso concreto de los Telescopios parabólicos a base de líquidos que mencionábamos al principio, otro líquido iónico, el etilsulfato de 1-etil 3-metil imidazolio, ha sido una alternativa propuesta al telescopio a base de mercurio. El citado líquido iónico se mantiene como tal líquido hasta casi -100ºC, no tiene presión de vapor, incluso a altos vacíos, y puede mezclarse con partículas de plata y copolímeros de etilen glicol y propilen glicol hasta conseguir la deposición de láminas finas, adecuadas al objetivo perseguido de que funcionen como espejos. Para instalarlo en la Luna aún sería inadecuado, porque necesitaríamos que aguantara en estado líquido hasta los -173ºC, pero la ventaja que tenemos es que, en menos de 10 años, se han generado miles de otras “parejas extrañas”, lo que acabará proporcionando el Líquido iónico adecuado.

Mientras tanto, esas sustancias están siendo objeto de otras muchas aplicaciones. Por ejemplo, como disolventes no volátiles en los que llevar a cabo reacciones de todo tipo, como catalizadores selectivos, como lubricantes, como explosivos y propelentes, como fármacos o, incluso, como nuevos métodos de embalsamar cadáveres de todo tipo. Pero, como últimamente pasa con relativa frecuencia en las expectativas preliminares de los resultados en Ciencia, hay que andar con pies de plomo. Desde el principio se nos han vendido los Líquidos iónicos como "disolventes verdes", por aquello de su prácticamente nula volatilidad, destinados a suplir a los concencionales, que siempre acaban mandando vapores a la atmósfera. Pero, en muchos de los innumerables LIs que se están generando, eso es una verdad a medias. Y, encima, otros muchos LIs, cuando se les calienta sin duelo por aquello de que no se nos van a evaporar, resulta que se degradan dando lugar a productos que no son, precisamente, muy saludables. Así que habrá que dejar que las gentes que se dedican a esto vayan separando el grano de la paja y permitan consolidar aquellas estructuras que realmente den lugar a aplicaciones eficientes y seguras.

P.D. Este fin de semana he seguido, via streaming, unas interesantes Jornadas sobre los Blogs como medio emergente de divulgación en Ciencia, organizadas en Murcia por colegas a los que sigo en sus Blogs (ver aquí y aquí). La cosa ha estado interesante en las ponencias y movida en los debates, donde algún participante ha abogado porque los contenidos de los Blogs de Ciencia estén sujetos a una especie de evaluación previa, del tipo de la habitual antes de publicar artículos científicos. Creo que no entienden nada. Yo, al menos, escribo esto porque me da la gana y Blogger me permite distribuirlo en la red. Y lo seguiré haciendo, libremente, mientras me de igualmente la gana. Y si nadie me sigue porque soy un plasta que no se hace entender, me acabaré aburriendo en el vacío absoluto y lo dejaré. Pura selección natural.