Agua y metal: una alianza que la humanidad lleva doscientos años usando, pero que aún no ha aprendido a controlar del todo. En una batería común, el electrodo de zinc se va degradando poco a poco: durante la carga, el metal se deposita en crecimientos irregulares, semejantes a cristales de escarcha ramificados. Si una de esas protuberancias llega a tocar el otro electrodo, cortocircuita el circuito y la batería muere. Investigadores checos y alemanes han encontrado la manera de mantener el zinc dentro de los límites de la decencia: han cubierto el electrodo con una malla de oro de unos pocos átomos de espesor.

La malla actúa como un cuadro de distribución para los electrones. En una batería normal, la corriente se concentra en puntos aleatorios donde el zinc empieza a crecer más rápido. La malla de oro, al ser un excelente conductor, reparte los electrones por toda la superficie, evitando que se amontonen en un solo lugar. Al mismo tiempo, los poros de la malla permanecen abiertos, y los iones de zinc la atraviesan libremente, como el agua a través de un colador de malla gruesa. Antes se pensaba que había que elegir entre aislar el electrodo del líquido o controlar el crecimiento de forma puntual, pero aquí se ha logrado por primera vez combinar ambos enfoques en una sola estructura de menos de diez nanómetros de grosor.

Para poner a prueba la idea, los científicos montaron celdas simétricas con ambos electrodos de zinc, pero uno de ellos cubierto con la malla de oro. El par convencional sufrió un cortocircuito a las 210 horas, mientras que el de la malla funcionó 3000 horas, catorce veces más. Con corriente alta, la diferencia es aún más notable: 1100 horas frente a 17. Los cálculos mostraron que la malla no solo iguala el campo eléctrico, sino que también mantiene los átomos de zinc más firmemente en su lugar, de modo que se depositan en una capa uniforme en lugar de formar agujas.

Hasta este trabajo no estaba claro cómo redistribuir los electrones por toda la superficie y, a la vez, mantener el acceso libre de los iones. Parecía que una cosa impedía la otra: un recubrimiento denso bloquea los iones, mientras que partículas dispersas no forman una red conductora continua. La malla de oro resolvió esta contradicción porque es continua para los electrones y porosa para los iones. Ahora está claro que la clave para un ánodo de zinc estable no reside en el aislamiento, sino en controlar la distribución espacial de la carga.

La utilidad práctica ya se aprecia: en una batería completa con cátodo de óxido de vanadio, la capacidad tras cinco mil ciclos se mantuvo en el 80,8 por ciento, mientras que sin la malla cayó al 49,7 por ciento. Este resultado es importante para los acumuladores de energía estacionarios, donde las baterías deben durar años. Claro que el oro es un material caro, pero la malla es tan fina que la cantidad por electrodo se mide en miligramos. Y si se sustituye el oro por plata o cobre, el principio sigue siendo el mismo: un cuadro de distribución para electrones que no estorba a los iones.

La escarcha en una ventana crece donde hay una pequeña raya o una mota de polvo. El zinc en una batería se comporta igual, pero la malla de oro borra esos puntos de crecimiento aleatorios, transformando la acumulación caótica en un recubrimiento uniforme y sereno. Agua y metal, por fin, se han puesto de acuerdo.