Pensándolo bien...
La idea de “estado” y de “estabilidad de los compuestos posibles” ha cambiado radicalmente a lo largo de la historia científica. Lo que hoy llamamos nuevas formas de materia no es un añadido anecdótico, sino una revisión profunda de qué significa existir físicamente.
El concepto clásico de estado, está asociado a una estabilidad visible. Durante siglos, la materia se entendió en términos macroscópicos y funcionales y se clasificó como
- Sólido → forma y volumen definidos
- Líquido → volumen definido, forma variable
- Gas → ni forma ni volumen definidos
Este esquema, que cristaliza entre Aristóteles y la física clásica, estaba basado en la estabilidad observable y que un estado era aquello que persistía bajo condiciones normales. Aquí, estado equivalía a equilibrio estable y evidente.
En el siglo XIX se conciben los estados como fases termodinámicas y desde la física estadística aparece un giro decisivo y un estado ya no es una “cosa”, sino una configuración colectiva. Importan: energía, temperatura, presión y orden interno. Nace el concepto de fase de la materia, definido por un mínimo estable en el espacio de estados posibles. Pero todavía se asume que las fases son pocas, bien separadas, y mutuamente excluyentes.
En el siglo XX ocurre que el equilibrio deja de mandar. Con la mecánica cuántica y la física de la materia condensada ocurre algo clave, ya que se descubren estados que no encajan en sólido/líquido/gas. La estabilidad ya no depende solo del equilibrio térmico. Aparecen los superconductores, superfluidos, líquidos cuánticos, vidrios y plasmas complejos. Aquí cambia la noción central de que un estado puede ser estable sin ser intuitivo.
Surge el concepto de estados híbridos, cuando las categorías se superponen, como en el caso de los cristales líquidos. La idea de “estado” y de “estabilidad de los compuestos posibles” ha cambiado radicalmente a lo largo de la historia científica. Lo que hoy llamamos nuevas formas de materia no es un añadido anecdótico, sino una revisión profunda de qué significa existir físicamente.
Los supersólidos tienen una estructura cristalina fija (como un sólido), pero permite flujo sin fricción en su interior (como un superfluido). Es decir que rompe la simetría espacial (sólido), pero mantiene coherencia cuántica de fase (líquido superfluido). 👉 Durante décadas fue solo una hipótesis. Hoy se produce y estudia en sistemas ultrafríos. Esto obliga a redefinir qué es rigidez, qué es fluidez y, en suma, qué significa “estado”.
En el caso de ala materia activa y estados fuera de equilibrio, entramos en una frontera aún más radical, porque son sistemas que consumen energía constantemente, nunca alcanzan equilibrio, presentan estados estables dinámicos. Como ejemplospodemos referir las colonias bacterianas, enjambres, ciertos materiales sintéticos. El estado ya no es reposo, sino patrón persistente.
El cambio profundo: de “qué es” a “cómo se organiza” concreta la idea moderna de estado, que ya no se basa en la forma, consistencia, intuición sensorial, sino en simetrías, grados de libertad, patrones de correlación, estabilidad dinámica. Hoy un estado puede ser sólido y fluir, no estar en equilibrio, existir solo bajo ciertas excitaciones y pasar desapercibido a escala humana.
Por qué antes “pasaban desapercibidos”, no porque no existieran, sino porque no teníamos instrumentos adecuados, buscábamos solo estados simples y estables, confundíamos clasificación con realidad, asumíamos que la naturaleza debía ajustarse a categorías humanas. En cambio, hoy entendemos que la materia explora todo el espacio de lo posible permitido por las leyes físicas, no solo lo cómodo para nuestra percepción.
Imagen creada con ayuda de ChatGPT con DALL-E
En suma, lo que está cambiando no es solo la lista de estados, sino la ontología de la materia, Antes la materia es algo, ahora la materia se organiza de ciertas maneras. Y muchas de esas maneras son híbridas, transitorias, dinámicas y profundamente contraintuitivas.
Científicos han identificado un nuevo y singular estado de la materia, descrito como un líquido superenfriado y acorralado, que podría transformar la comprensión actual de los catalizadores y permitir un uso mucho más eficiente de metales raros en tecnologías limpias. Según Andrei Khlobystov, de la Universidad de Nottingham, este hallazgo “podría anunciar una nueva forma de materia que combina propiedades propias de sólidos y líquidos en un mismo material”.
El descubrimiento se produjo al fundir nanopartículas metálicas, como platino, oro y paladio, sobre grafeno de espesor atómico. El grafeno actuó como una superficie de calentamiento ultrafina que permitió observar, a escala atómica, el comportamiento del metal fundido. Los átomos comenzaron a moverse rápidamente al fundirse, como cabía esperar en un líquido. Sin embargo, los investigadores detectaron un fenómeno inesperado, ya que algunos átomos permanecían inmóviles.
Mediante microscopía electrónica de transmisión (MET), el equipo observó que estos átomos estacionarios se fijaban en defectos del grafeno, actuando como anclajes. Además, el propio haz de electrones podía manipularlos, fijándolos o desplazándolos. Esta observación permitió visualizar de forma directa la dualidad onda-partícula de los electrones, que actúan simultáneamente como ondas de imagen y como partículas capaces de transferir momento.
El resultado es extraordinario, ya que cuando los átomos estacionarios forman un anillo alrededor del metal fundido, el líquido queda atrapado y puede mantenerse en ese estado a temperaturas extremadamente bajas, hasta más de 1000 °C por debajo de su punto de solidificación normal. En estas condiciones, el material no cristaliza, sino que se solidifica como un sólido amorfo, similar al vidrio.
Este comportamiento de fase no clásico resulta especialmente relevante para la catálisis. Dado que el platino sobre carbono es uno de los catalizadores más utilizados a nivel mundial, el control de este estado híbrido podría conducir al desarrollo de catalizadores más activos, duraderos e incluso autolimpiables. El estudio ha sido publicado en ACS Nano, y abre una nueva vía para repensar cómo se organizan y estabilizan los estados de la materia a escala nanométrica.
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