Un metal revolucionario, el compuesto cloruro de magnesio Mg₃Cl₇, fue sintetizado por un equipo internacional de investigación liderado por la Universidad de Bayreuth, Alemania.
Material que combina la conductividad eléctrica propia de los metales con una polaridad interna permanente, un efecto óptico que normalmente solo se observa en no metales, una propiedad que rompe con las reglas clásicas del comportamiento metálico, fenómeno hasta ahora no visto.
Este hallazgo promete transformar la electrónica y las tecnologías ópticas, abriendo nuevas fronteras en materiales multifuncionales.
“Es muy emocionante que hayamos descubierto un metal que no sólo conduce la electricidad, sino que también emite luz de forma inesperada. Tal combinación es extremadamente inusual en la naturaleza y abre perspectivas totalmente nuevas para el diseño de materiales multifuncionales”, destaca Yuqing Yin, investigadora posdoctoral del Grupo de Física de Materiales y Tecnología en Condiciones Extremas de la Universidad de Bayreuth y autora principal del estudio.
Un metal sintetizado bajo condiciones extremas
El Mg₃Cl₇, sintetizado en una célula de yunque de diamante calentada por láser a alta presión y temperatura, se identificó como un metal polar que presenta generación de segundo armónico (SHG).
La síntesis de este material se llevó a cabo bajo condiciones extremas, utilizando una célula de yunque de diamante, un instrumento capaz de generar presiones comparables a las que se encuentran en el interior del planeta.
Durante los experimentos, aplicaron intensos haces de rayos X de sincrotrón para estudiar la estructura cristalina in situ, confirmando la formación del cloruro de magnesio como un sólido metálico con estructura inédita. Este metal solo existe en estas condiciones extremas de presión y temperatura, aún no replicables a escala industrial.
Sorprendentemente, este metal polar no solo conduce la electricidad sino que, al exponerse a la luz, emite luz al doble de frecuencia. Esta inusual combinación de conductividad eléctrica, polaridad y duplicación de la frecuencia óptica es muy valiosa y abre la puerta a una nueva clase de materiales para aplicaciones en electrónica, sensores y sistemas energéticos.
Detalles del compuesto de cloruro de magnesio Mg₃Cl₇
Los metales habituales conducen la electricidad por un “mar” de electrones libres circulando entre los átomos. Sin embargo, en el cloruro de magnesio Mg₃Cl₇, la electricidad se transporta por los electrones entregados por los iones de cloruro, lo que convierte a este compuesto en un metal aniónico. Este mecanismo permite mantener una separación interna permanente de cargas eléctricas, provocando polaridad interna, algo inédito en materiales metálicos. Además, al exponerse a la luz, este metal polar emite luz a una frecuencia doble, un fenómeno óptico conocido como generación de segundo armónico que generalmente solo se encuentra en materiales no metálicos.
Importancia del hallazgo y posibles aplicaciones futuras
Aunque la síntesis industrial aún no es posible, este descubrimiento sienta las bases para futuros desarrollos tecnológicos, abre la puerta a una nueva clase de materiales que combinan conductividad metálica.
Sobre ello señala Leonid Dubrovinsky, profesor e investigador del Geoinstituto Bávaro (BGI) de la Universidad de Bayreuth y coautor principal del estudio, publicado en Journal of the American Chemical Society:
“Estamos apenas comenzando. Los principios que hemos descubierto ofrecen nuevas formas de pensar la química y el diseño de materiales. Nuestro trabajo demuestra que incluso elementos muy simples como el magnesio y el cloro pueden, en las condiciones adecuadas, formar estructuras completamente inesperadas con propiedades únicas”, precisa Dubrovinsky.
Este hallazgo destaca cómo la investigación sobre la síntesis de materiales a alta presión continúa revelando comportamientos sorprendentes en elementos y compuestos aparentemente comunes. Los científicos están descubriendo nuevas reglas y posibilidades para diseñar los materiales funcionales de cara al futuro, llevando los materiales más allá de los límites de la química cotidiana.
Aplicaciones potenciales
La combinación de conductividad, polaridad interna y respuesta óptica del compuesto cloruro de magnesio, Mg₃Cl₇, podría revolucionar áreas tecnológicas que demandan materiales con comportamientos híbridos únicos. Aquí algunas de sus potenciales aplicaciones:
Electrónica avanzada. Dispositivos que aprovechen su conductividad única y polaridad para mejorar la eficiencia energética y funcionalidad.
Sensores ópticos. Por la emisión de luz a doble frecuencia, podrían diseñarse sensores más sensibles y precisos.
Sistemas energéticos. Materiales para conversión y almacenamiento de energía con propiedades innovadoras.
Con información de Journal of the American Chemical Society, Phys Org (News) y Actualidad RT
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