perovskita

Una película transparente de óxido de bismuto y wolframio reposa sobre un sustrato sin conducir la corriente. Tres minutos en una nube de plasma de nitrógeno bastan para que se vuelva negra y su resistencia caiga mil millones de veces.

Tres armarios con piedras. En uno, granos metálicos y el mineral gris enstatita; en el segundo, los mismos granos pero con vetas oxidadas; en el tercero, arcillas estratificadas, hinchadas de agua. Los tres conjuntos se extrajeron de meteoritos caídos en la Tierra: las condritas.

En un fragmento del meteorito EET 87720, hallado entre los hielos de la Antártida, yace un grano de arena rosado. Es espinela, un mineral casi ausente en las ureilitas, y aquí ha crecido hasta medio milímetro. Un hallazgo así es como una cápsula del tiempo de una fusión temprana: se solidificó cuando el cuerpo parental apenas comenzaba a enfriarse.

En una capa fina de cristal líquido, las moléculas suelen estar como cerillas en una caja: alineadas en una dirección, pero desordenadas: unas miran hacia arriba, otras hacia abajo. Para conseguir que todas las cerillas miren en la misma dirección, se necesita una disposición especial de las moléculas. Los científicos han encontrado un truco químico que lo logra casi automáticamente.

La luz incide sobre una célula solar y, en su interior, nacen cargas que están 'calientes'. Como una persona después de correr, llevan un exceso de energía. Para entregar corriente al circuito externo, necesitan enfriarse y llegar hasta los bordes del cristal. Si el enfriamiento se demora, parte de la energía se pierde en vano.

En una película delgada de perovskita, un material para baterías solares baratas, la luz genera pares de cargas: un electrón y un "hueco". Deben llegar a los electrodos y producir corriente, pero muchos desaparecen en el camino. Dónde exactamente es la pregunta de la que depende la eficiencia de la batería.

Una batería solar de perovskita es como una atleta joven: al principio rinde excelente, pero con la edad se cansa. En ocho horas, sus características caen notablemente, y no hay causas visibles como grietas o polvo. Los científicos tomaron una batería y registraron lecturas a los 0, 90, 280 y 480 minutos de vida.

Una ladera de montaña después de una nevada parece una acumulación caótica de nieve. Pero basta con medir las irregularidades y resulta que los cambios de altura obedecen a una matemática estricta. modelado estocástico aquí no es del todo aleatorio.

Con un frío intenso —menos 268 grados— la película cristalina de perovskita comienza a transmitir la luz de manera diferente según su polarización. El haz parece dividirse en dos: una parte va un poco más rápida, la otra un poco más lenta.

Las perovskitas híbridas son las estrellas emergentes de la fotovoltaica: su eficiencia crece tan rápido que parece que estamos al borde de una revolución solar. Pero estos materiales, como intrincados mosaicos de átomos, son extremadamente vulnerables: la humedad, el calor y la luz los convierten rápidamente en polvo.

En 2019, un visitante inusual entró en el sistema solar: el cometa 3I/ATLAS. Llegó de otra estrella, y los astrónomos pudieron ver por primera vez de qué está hecha su cola de polvo.

La atmósfera de Titán, descubierto por Christiaan Huygens, es opaca para los telescopios ordinarios. Pero el análisis espectral encuentra 'ventanas' de transparencia — regiones estrechas donde la neblina se abre.

Los cristales de perovskita capturan la luz solar casi como el silicio, pero cuestan una miseria. Su problema es una fragilidad innata: con el calor y la simple agua del aire, 'enferman'. En su interior crece el desorden, y la brillante lámina se vuelve turbia, perdiendo sus capacidades en un par de días.

Una barra de metal, al calentarse, de repente se vuelve rígida y, de paso, pierde o gana propiedades magnéticas. En aleaciones a base de níquel y manganeso, estas transformaciones no ocurren de forma gradual, sino de golpe: los átomos se reordenan en una nueva estructura y el material cambia su comportamiento.

Una diminuta mota de polvo, más antigua que la Tierra, apareció en el meteorito Meteorite Hills 00526. Mide alrededor de una milésima de milímetro. Está formada por tres partes: un silicato con magnesio y calcio, óxido de aluminio y una partícula de óxido de titanio. Esta mota no nació en el sistema solar, sino en el interior de una estrella que se apagó hace mucho tiempo.

El plutonio es un metal con carácter. Una de sus formas se contrae al enfriarse, otra se hincha. Pero a temperatura ambiente la aleación se comporta de manera extraña: la regla dice una cosa y los rayos X dicen otra. La regla indica que la muestra apenas crece, mientras que los rayos X ven cómo los átomos de la red cristalina se separan cada vez más.

Un cristal es como una ciudad: si las calles son torcidas, el tráfico se atasca. En un cristal, el papel de las calles lo juegan las filas de átomos, y el tráfico es el flujo de electrones. Cualquier pequeña irregularidad, impureza o desplazamiento de un átomo hace que los electrones se dispersen.

Un superconductor es un material que, al enfriarse fuertemente, pierde su resistencia eléctrica: la corriente fluye sin pérdidas. Los científicos tomaron un cristal laminar de PdTe2, parecido a una pila de hojas de papel, y lo enfriaron por debajo de 1,8 kelvin (aproximadamente -271 °C). En esas condiciones, el PdTe2 se vuelve superconductor.

La aleación de paladio y teluro, a la que se añadió un poco de oro, se comporta como un conductor que pierde resistencia al enfriarse.

Una cesta tejida con mimbre mantiene su forma gracias al entrelazado. Un patrón similar —triángulos unidos en una red plana— se ha descubierto en un nuevo cristal con fórmula Cs₃V₉Te₁₃. Aquí, los átomos de vanadio forman dos conjuntos de triángulos que se atraviesan mutuamente, como hilos en una tela.

Un cristal de titanato de bario se parece a una multitud en la que cada persona sostiene una flecha indicadora. En estado normal, las flechas apuntan en direcciones distintas, pero si se aplica un campo eléctrico, todas giran a la vez hacia un mismo lado.

Una película fina de óxido de níquel de unas decenas de nanómetros de espesor es como una hoja de papel doblada cientos de veces más fina. A temperatura ambiente conduce la electricidad, pero basta con enfriarla un poco para que se convierta en un aislante.

Una batería solar es como un corazón: si la obligas a latir en un ritmo equivocado, se cansa rápido. Normalmente, las celdas se prueban aplicando voltaje inverso, pero en la vida real la sombra de una hoja o de un pájaro hace que las celdas vecinas conduzcan corriente ajena.

Un rayo de luz dibuja un patrón sobre un cristal delgado, y por ese patrón el calor corre en la dirección deseada, como el agua por un canal excavado. Así funciona el nuevo método para controlar flujos de energía a distancias de decenas de nanómetros, cientos de veces más delgado que un cabello humano.

Un cristal del tamaño de media caja de cerillas se cultivó en un horno donde una zona fundida se deslizaba lentamente a lo largo de una varilla, dejando capas perfectamente ordenadas. Dentro de este cristal, los iones de cobre se asientan en los nodos de una red triangular, pero los triángulos están ligeramente torcidos, como si alguien hubiera presionado una esquina.

Titán, la luna más grande de Saturno, está envuelto en una densa neblina anaranjada. Está compuesta por hidrocarburos y otras moléculas orgánicas que nacen cuando la luz solar descompone el metano y el nitrógeno en las capas altas de la atmósfera.

Una hoja de papel cientos de veces más delgada que un cabello humano: aproximadamente así de fina es la película de óxido de vanadio que cultivaron los científicos. Dentro de esta película, los electrones, diminutos portadores de corriente eléctrica, se mueven casi sin colisiones. Como autos en una carretera nocturna vacía, aceleran y no pierden velocidad.

Probar moléculas para celdas solares es como degustar una salsa nueva en un restaurante donde cambian de cocinero cada cinco minutos. El ruido (humedad, limpieza del sustrato, método de aplicación) oculta el verdadero efecto. Para extraer el beneficio real de los datos ruidosos, los científicos crearon un «tamiz inteligente»: un algoritmo que criba los resultados y solo deja las mejoras fiables.

El electrón se parece a un diminuto trompo: gira constantemente. Esta propiedad se llama espín y es crucial para las tecnologías cuánticas. Pero en condiciones normales, el entorno interrumpe rápidamente el giro, como la arena sobre una superficie hace tropezar al trompo.

El óxido de plata y niobio AgNbO₃ es un pastel en capas de átomos de plata, niobio y oxígeno. A temperatura ambiente se comporta como un dieléctrico común, pero si se enfría, los átomos comienzan a desplazarse y el cristal adquiere una polarización eléctrica, como la aguja de una brújula, solo que en lugar del norte señala la…

Cuando una estrella joven expulsa chorros de gas, estos chocan contra la nube circundante como un puño contra un cojín. En el punto del impacto, el gas se comprime y se calienta: se forma una onda de choque. En esta zona caliente, los átomos y las moléculas simples chocan y se ensamblan en compuestos más grandes, llamados moléculas orgánicas complejas.

Un punto cuántico del tamaño de unos pocos miles de átomos parpadea como una bombilla defectuosa: a veces brilla intensamente, a veces casi se apaga. Antes se pensaba que en los momentos oscuros emitía no solo fotones individuales, sino también pares extra, lo cual es un defecto para la comunicación cuántica.

La luz de los diminutos cristales de perovskita es como la actuación de un coro, donde las voces suenan unas veces solas y otras en un dúo armonioso. Antes, ese dúo solo podía escucharse con un enfriamiento extremo, casi hasta el frío del espacio. Ahora, el coro canta a temperatura ambiente.

Un haz de luz con polarización circular incide sobre un cristal de perovskita MAPbI3. Los electrones dentro del cristal comienzan a comportarse como pequeñas peonzas cuyos ejes se alinean a lo largo del haz. Este fenómeno se conoce como orientación óptica de espines.

A veces, una estela de fuego cruza el cielo nocturno. Es un fragmento de roca espacial que se quema en el aire, y por el color del destello se puede deducir de qué elementos estaba compuesto. Los astrónomos apuntaron cámaras sensibles a esos destellos y, entre 180 imágenes, encontraron dos rocas que no se parecen a la mayoría de las estrellas fugaces.

El haz de una linterna en la niebla se dispersa a los pocos metros. Las partículas de luz se separan como una multitud en una plaza. Pero a veces pueden marchar en formación, sin dispersarse ni mezclarse. Esa marcha es la que se ha logrado en un diminuto cristal de perovskita. El cristal se colocó entre dos espejos.

Los artículos científicos se publican más rápido de lo que las personas pueden leerlos y sistematizarlos. En el campo de las células solares de perovskita, la principal base de datos se quedó congelada en 2021, aunque la investigación avanza a todo ritmo. Ahora, PERLA ha venido al rescate: una base viva y autónoma que vigila por sí misma el flujo de publicaciones.

Los átomos en un cristal normalmente ocupan sus lugares, como pasajeros en un avión con sus billetes asignados. Pero en este material, el cobre y el tantalio ocuparon sus lugares al azar, como si los billetes se hubieran mezclado. Los científicos examinaron el cristal con rayos X y vieron que el desorden no está solo sobre el papel, sino en la propia disposición de los átomos.

En el espacio profundo, a más de 12 mil millones de años luz, el telescopio James Webb ha divisado una galaxia que parece una visitante de los primeros días del cosmos.

Un cubo de tantalato de potasio se comporta como un dieléctrico ordinario: no almacena campo eléctrico. Pero si se cultiva este material como una película fina sobre un sustrato de otro cristal, todo cambia. Las redes cristalinas de la película y del sustrato no coinciden en tamaño, y la película se ve obligada a adaptarse: se comprime un 2,1 por ciento.