martes, julio 8

Púrpura china: un superconductor con 2500 años de antigüedad

En el mundo antiguo, cualquier tinte colorante debía obtenerse de animales o vegetales que pudieran proporcionar el color deseado. El color púrpura en concreto se extraía en occidente de la glándula hipobranquial de varias especies de caracoles marinos. Treinta gramos de este tinte demandaba la muerte de unos 250.000 caracoles, ya que cada molusco apenas proporciona una gota de tinte. De ahí su elevado precio y su vinculación con la alta clase de la sociedad.

En cuanto a tintes químicos se refiere, hace 2500 años sólo existían dos colores artificiales en el mundo: el azul egipcio y el purpura chino (púrpura Han). Químicamente similares, el púrpura chino fue usado por ejemplo en los famosos Guerreros de Terracota, fechados en torno al año 210 a.C. Sin embargo, la gran curiosidad de este color químico es que al ser sometido a intensos campos magnéticos en el Magnet Lab de Florida, ha demostrado tener propiedades superconductoras. Es decir, es capaz de conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en ciertas condiciones.

El tinte sintético "Púrpura Han", utilizado en china hace más de 2000 años,
tiene propiedades de material superconductor
- Foto vía Kremer -

Púrpura Han y azul egipcio

Los alquimistas egipcios lograron crear el primer pigmento sintetizado químicamente de la humanidad. Se trataba del azul egipcio, un filosilicato de calcio y cobre (CaCuSi4O10) de un hermoso color azul intenso.
Posteriormente los alquimistas chinos, probablemente inspirados por el tinte egipcio que conocían a través de la Ruta de la Seda, desarrollaron su propio color: el Púrpura Han, aunque en honor de la originalidad de los alquimistas chinos, hay que decir que el azul egipcio nunca ha sido encontrado en China.

Ambos tintes, el púrpura Han y el azul Egipto tienen la misma estructura básica y tienen propiedades muy similares. La principal diferencia es que el azul egipcio (CaCuSi4O10) tiene calcio en vez del bario del Púrpura Han (BaCuSi4O10).

Este tinte se ha encontrado en antiguos objetos pintados y cerámicas de distintas dinastías chinas desde el año 800 a.C. al 220 d.C., incluyendo el mencionado ejército de Terracota encontrado en la tumba del emperador Qin Shi Huang, aunque se piensa que su uso podría remontarse hasta el año 1000 a. C. No es un pigmento estable (se deteriora con el tiempo), aunque el púrpura Han necesitaba sin embargo de altos conocimientos de química y mineralogía para su preparación, requiriendo hornos que alcancen los 1000 ºC durante largos periodos de tiempo de forma muy constante.

La púrpura Han pierde una dimensión en un potente campo magnético cerca del cero absoluto
- Foto vía DocStoc -

Superconductor de dos dimensiones

En el año 2004 se produjo un descubrimiento inesperado sobre las propiedades del pigmento púrpura Han. Un equipo internacional de investigadores de Los Alamos National Lab sometieron el púrpura Han a un campo magnético de alta potencia mientras bajaban la temperatura hasta cerca del cero absoluto (-273 °C).
Esto hizo que las ondas magnéticas de la molécula del primitivo tinte entraran en un poco frecuente estado físico cuántico llamado Condensado de Bose-Einstein: las ondas magnéticas que forman entre los átomos de cobre se 'superpusieron' actuando como una gran ola. Pero cuando bajaron la temperatura aún más pasó algo inusual: las ondas magnéticas del púrpura Han habían perdido una dimensión. Magnéticamente se comportaba de manera similar a una ola en la superficie del agua, pero en lugar de tener tres dimensiones, se estaba formando una ola gigantesca en sólo dos dimensiones. Este comportamiento no solo era inusual, sino que de hecho se pensaba imposible que esto pudiera pasar tan cerca de cero absoluto -conocido como "el límite cuántico"- el punto en el que todo el movimiento térmico cesa y sólo existe movimiento cuántico.

Gracias a la disposición física única de los átomos de la púrpura Han, se descubrió que los efectos cuánticos en realidad puede contribuir a la pérdida de una dimensión. Este descubrimiento puede tener aplicaciones potenciales en el desarrollo de nuevos materiales superconductores y en la computación cuántica, por lo que la historia de la milenaria púrpura china o púrpura Han está lejos de terminar.

Fuentes: http://web.stanford.edu/group/fisher/research/publications/087.pdf
http://cosmosmagazine.com/features/the-mysterious-colour-purple/
http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%BArpura
http://en.wikipedia.org/wiki/Han_purple_and_Han_blue
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.107202