En cada batería o supercondensador hay un actor invisible: el pegamento polimérico. Une las partículas del material activo y ayuda a que se adhieran al colector de corriente. Antes se consideraba simplemente masa inerte: está ahí, con tal de que no estorbe. Pero en este trabajo, el pegamento pasó a primer plano.
Los investigadores tomaron un material perovskita CsSnCl₃ (un compuesto de cesio, estaño y cloro) y lo mezclaron con polifluoruro de vinilideno (PVDF), ese mismo pegamento. Variaron la proporción de pegamento y la concentración de sal de litio en el electrolito. Descubrieron que la capacidad máxima se obtiene cuando se cumple una regla simple: λ + θ = 1. Aquí, λ es la fracción de litio disponible normalizada al máximo, y θ es la fracción de polímero, también normalizada. La suma siempre es igual a uno. La regla se llamó Interfacial Balance Rule, «regla del equilibrio interfacial».
Mediante simulaciones por computadora basadas en el potencial de aprendizaje automático MACE, vieron cómo actúa el pegamento a nivel atómico. Las moléculas de PVDF se depositan planas sobre la superficie de la perovskita y se enganchan simultáneamente a regiones positivas y negativas. Esto iguala la energía de unión de los iones de litio: les resulta igual de fácil acomodarse en diferentes lugares. El flúor del polímero retiene adicionalmente el litio, y la propia película polimérica mantiene los iones en una fina capa bidimensional, impidiendo que se aglomeren en gotas tridimensionales. Pero el espacio en esta capa es limitado: cuando hay demasiado polímero, bloquea el acceso a la superficie; cuando hay muy poco, los iones no tienen de dónde agarrarse.
La regla del equilibrio resultó universal. Se probó en un material híbrido MASnCl₃ (con metilamonio en lugar de cesio), y los puntos cayeron sobre la misma línea. Esto significa que el asunto no es la red cristalina de la perovskita, sino precisamente la interfaz polímero-electrolito. Ahora el aglutinante puede considerarse un elemento activo del diseño: cambiando su cantidad o la longitud de sus cadenas, ajustamos la capacidad del dispositivo sin reemplazar los materiales principales.
El polifluoruro de vinilideno, ese mismo pegamento del artículo, es un pariente cercano del teflón. Pero si el teflón lo repele todo, el PVDF, por el contrario, atrae iones gracias a sus átomos de flúor.
En la novela «La era del diamante» de Neal Stephenson, la materia inteligente reconfigura sus propiedades sobre la marcha. Controlar la energía mediante interfaces poliméricas es un paso hacia esos materiales donde cada molécula sabe lo que tiene que hacer.