Juan Carlos Villa Soto ``El diamante y el grafito están formados por átomos de carbón; sin embargo, estos materiales tienen propiedades completamente diferentes: uno es duro y el otro es suave; uno es transparente, el otro opaco. Esto se debe a que tienen una estructura atómica diferente, es decir, sus átomos no están acomodados de la misma manera''.
El doctor Chumin Wang Chen, investigador del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM, dijo en entrevista que la ciencia de materiales tiene por objeto predecir el comportamiento macroscópico de un material a partir de la descripción microscópica de su estructura. Comentó que generalmente hace más de 30 años se describían sólidos con arreglos atómicos perfectamente periódicos. Empero, a partir de los años sesenta surgió el interés por los materiales amorfos y por el problema de la falta de simetría. La simetría, agregó, es un tema viejo dentro de la física, pues su presencia o ausencia modifica todas las propiedades de los materiales en general. Ya en los años ochenta se abordó el estudio de los cuasicristales que presentan un desorden en su estructura, pero un desorden altamente estructurado. ``En ellos existe cierta simetría oculta; sus arreglos atómicos son proyecciones de una hiperestructura de cinco o seis dimensiones que es perfectamente periódica. Sin embargo, esta periodicidad de alta dimensión no es fácilmente apreciable en su proyección en dos o tres dimensiones''. En 1984 se descubrió el primer cuasicristal y a partir de entonces se han realizado muchos estudios sobre estos nuevos materiales que presentan tanto propiedades de los cristales como de los materiales amorfos, acotó.
Wang Chen (Zhejiang, China, 1960) señaló que en este momento estudian el silicio poroso. Comentó que una parte importante de la industria de los semiconductores está basada en el silicio, elemento muy abundante en la naturaleza; sin embargo, no tiene propiedades ópticas importantes. Por ejemplo, no existen diodos emisores de luz fabricados a partir de silicio; sino basados en arseniuro de galio, que es caro y cuya producción involucra arsénico que es un elemento tóxico. Empero, en 1990 se realizó el primer experimento con silicio poroso en el que se observaron propiedades ópticas relevantes: alrededor de 10 por ciento de eficiencia en la fotoluminiscencia.
Este, dijo, es un valor alto.
El científico naturalizado mexicano indicó que existen dos hipótesis sobre el origen de este fenómeno: una habla de confinamiento cuántico de los electrones y otra destaca la participación de superficie ya que el material poroso tiene un mayor número de átomos en la superficie, por lo que la proporción de superficie/volumen es mayor.
Nosotros, dijo, estamos estudiando las propiedades electrónicas y ópticas de este tipo de materiales a partir de la simulación en la supercomputadora Cray de la UNAM. La industria está esperando que un chip basado en silicio integre la parte electrónica con la parte óptica en un mismo sitio, es decir que el chip también pueda emitir luz, aseguró el especialista en física del estado sólido.
Chumin Wang, quien al concluir sus estudios de licenciatura, maestría y doctorado en la Facultad de Ciencias de la UNAM obtuvo sendas medallas Gabino Barreda por el más alto promedio de calificación, señaló que la meta de la ciencia de materiales es diseñar nuevos materiales a partir del uso de las supercomputadoras y sugerir a los laboratorios cuál es el proceso para producir ciertas estructuras.
Sin embargo, esta meta aún se ve lejana, excepto para el diseño de moléculas pequeñas. Aseguró que en general existe el conocimiento básico para resolver este tipo de problemas pero aún es insuficiente la capacidad de cómputo. ``Actualmente podemos describir el comportamiento electrónico hasta un sistema de un millón de electrones, eso es 10 a la 6, pero el sistema real es de 10 a la 23.
Si observamos la velocidad de crecimiento de la capacidad de cómputo se ve lejano reducir los 15 órdenes de magnitud que faltan. Empero, no debemos depender completamente de esta velocidad de crecimiento; nuestra tarea es aprovechar mejor la capacidad de cómputo existente creando nuevos enfoques. Si no tenemos una solución general para todos los sólidos, podemos predecir las propiedades de ciertos casos especificos'', concluyó el entrevistado.