En nuestros días, desde que nos levantamos hasta que nos metemos en la cama, por nuestros ojos pasan todo tipo de colores, desde los más vibrantes y saturados a otros apagados y mates. Tras toda esa explosión cromática, hay una limitación técnica enorme, y es algo que el arte y la química llevan tiempo tratando de resolver.
La inmensa mayoría de los colores brillantes que vemos hoy en día provienen de pigmentos orgánicos. El problema de estas moléculas es que son muy frágiles, se degradan rápidamente con la luz del sol y requieren carísimos recubrimientos protectores contra los rayos UV. La solución para garantizar la durabilidad del color siempre ha sido el uso de pigmentos inorgánicos o minerales, pero los más vivos solo se encontraban en metales muy tóxicos, como el cadmio o el mercurio, que suelen estar regulados e incluso prohibidos.
El mercado global de pigmentos inorgánicos seguros supera los 28.000 millones de dólares anuales. Según relata el reportaje de New Scientist, del que nos hacemos eco, cualquier laboratorio que logre crear el rojo perfecto (un rojo inorgánico, no tóxico, brillante y que no se decolore) se hará multimillonario. Y ahí aparece Mas Subramanian, un químico de materiales que ha decidido desafiar las mismísimas reglas de la física cuántica para encontrar este color.
Azul YInMn
Curiosamente, Subramanian, investigador de la Universidad Estatal de Oregón y antiguo científico de la multinacional química DuPont, nunca tuvo un interés particular por los colores. Mientras su esposa Rajeevi, pintora y amante del arte, pasaba horas admirando cuadros de Monet o Picasso en los museos, él prefería quedarse sentado leyendo un libro. Él estaba especializado en el desarrollo de materiales electrónicos y superconductores para ordenadores.
Pero en 2008, todo cambió por accidente. Mientras calentaba mezclas de metales en un horno a más de 1.000 grados Celsius buscando nuevos componentes para almacenamiento de datos, su equipo extrajo una muestra de un color azul deslumbrante. Acababa de descubrir el YInMn blue, llamado así por los elementos que lo componen: itrio, indio y manganeso.
Era el primer pigmento azul inorgánico descubierto en más de dos siglos. Su estructura cristalina única absorbía perfectamente la luz roja y verde, reflejando solo un azul puro y asombrosamente estable. El descubrimiento fue un éxito rotundo, adoptado rápidamente por fabricantes de pintura e incluso utilizado para crear revestimientos reflectantes que enfrían edificios. Sin embargo, al ser muy caro y raro de ver, no era muy viable, y aquí comenzó su proyecto.
Color rojo perfecto
Tras dominar el azul y crear derivados en verde, amarillo y violeta modificando la estructura atómica del YInMn, el químico se topó con un gran problema al intentar crear el color rojo.
Desde la perspectiva de la física de partículas, el color de un material no depende solo de los elementos que lo forman, sino de cómo están ordenados sus átomos. El cromo, por ejemplo, crea el verde de las esmeraldas y el rojo de los rubíes, solo por la forma en la que sus electrones interactúan con la luz. Cuando la luz incide en un pigmento, la energía obliga a los electrones a saltar entre las diferentes regiones.
El problema es que las reglas de la mecánica cuántica son extremadamente estrictas y a menudo prohíben estos saltos que producirían un rojo brillante sin que se filtren tonos marrones o amarillentos.
Simulando las condiciones de la Luna
Para engañar a la física cuántica, el equipo de Subramanian está forzando la asimetría de los cristales. Su intento más radical hasta la fecha ha consistido en utilizar cromo en un estado de oxidación muy inusual, el Cr2+. Este estado es muy inestable en la Tierra debido a la presencia de oxígeno, pero es sorprendentemente común en las rocas lunares traídas por las misiones Apolo.
Simulando las condiciones sin oxígeno de la Luna en sus hornos de laboratorio, el equipo logró estabilizar el Cr2+ en estructuras asimétricas. Como resultado, lograron pigmentos de un tono magenta rojizo muy prometedor, pero aún no el rojo puro e inalterable que buscaban.
Como señala Gerhard Pfaff, experto de la Universidad Técnica de Darmstadt citado en el artículo original, el enfoque atómico de Subramanian es brillante, pero el color resultante aún deberá superar pruebas extremas de humedad y luz solar antes de poder fabricarse a escala industrial.