Imagina una sala hipóstila, un mar de colosales columnas en un recinto sin límites visibles. La poca luz que alcanza el suelo no vuelve a salir. Solo en pocas ocasiones, destellos de luz interrumpen en la oscuridad reinante. De pie en la entrada, solo percibes “la nada”. La sala hipóstila es el bosque oscuro de los cuentos. La sala hipóstila es el Vatanblack.
El negro es un color intrigante y enigmático, símbolo de elegancia, formalidad y luto. También está asociado con el peligro, con aquello que no podemos ver y nos hace sentir vulnerables. Y tal y como ocurre con otros colores, también existen diferentes tonalidades de negro, algunos de ellas con las capacidad de provocarnos sensaciones realmente intensas.
Este es el caso del Vatanblack, el negro más negro que se conoce. Una mezcla de atracción e incredulidad se despierta la primera vez que vemos el Vatanblack. Lo que tenemos ante nuestros ojos es la máxima expresión de negrura, un abismo, el bosque oscuro de los cuentos. En ese momento, el cerebro se enfrenta a una disyuntiva: ¿es una sombra o un agujero?
Una vez descartadas ambas posibilidades, asumimos que que el cerebro nos ha pasado una mala jugada. Es tan solo un recubrimiento. Es en ese momento en el que emergen otras preguntas: ¿qué lo distingue de los demás negros?, ¿de qué está hecho?, ¿cómo lo han fabricado?.
LA NEGRITUD DEL VATANBLACK
Caminas bajo la luz del sol y algo capta tu atención. A lo lejos, una imponente pared negra se alza en medio del paisaje. Parece el comienzo de un bosque, o quizá una gran grieta en la montaña. Con intriga te diriges hacia ella.
El cerebro interpreta los colores a partir del tipo de fotones (color rojo, verde y azul) que llegan a la retina. Pero no solo percibimos los colores; también experimentamos otros efectos como el matiz, la saturación y la luminosidad. Además, factores acromáticos como el brillo y la claridad, también influyen en las sensaciones más o menos agradables que nos provocan los colores. Como resultado de todos estos factores, podemos distinguir diversas tonalidades de rojos, amarillos o morados, así como distintos niveles de negritud.
A pesar de que teóricamente el negro se consigue mezclando el resto de colores, en la realidad, a lo más que se puede aspirar a alcanzar cuando lo intentamos por nuestra cuenta, es a un triste marrón negruzco. Para poder conseguir los maravillosos y preciados negro magnetita, negro azabache, negro marfil y negro de humo hemos tenido que recurrir durante siglos, si no milenios, a recursos naturales como las maderas fosilizadas, a los huesos quemados y maderas carbonizadas.
No fue sino hasta la revolución química cuando ha sido posible ampliar esta paleta de colores. Tan solo el sistema Pantone dispone de alrededor de 20 tonos de negro, la mayoría de ellos pigmentos o tintes sintéticos. Y allí se encuentran todos con sus propias singularidades: negros fríos, negros cálidos, negros saturados, negros luminosos. .
Y luego está el VATANBLACK.
LA FÍSICA DEL ABISMO
Estás frente a la gran pared. Una profunda oscuridad te impide ver que hay delante de tus ojos. Los bordes de esta superficie parecen haber sido cortados por una fina hoja, terminando de forma abrupta, sin transición. El negro parece devorar sus límites. Una sensación de vértigo te contrae el estómago.
Al intentar explicar la naturaleza de los colores nos adentramos en terrenos pantanosos. Especialmente complejo es abordar el color negro. Existen diversas teorías que analizan el color desde distintas perspectivas. Una de las más destacadas es la teoría del color sustractivo, que define los colores, incluido el negro, como la combinación de luces de distinta longitud de onda. Por otro lado, para nuestro cerebro un objeto es negro cuando no está siendo iluminado; es decir, la ausencia de luz o una baja intensidad de luz es percibido como negro.
Pero se da otra situación, en la que objetos iluminados no reflejan ningún tipo de luz y por lo tanto son considerados como negros por nuestro cerebro. En estos casos, la explicación se encuentra en la propia naturaleza química de los materiales. El Vatanblack encaja en este último grupo, pero con una particularidad que lo hace distinto a otras sustancias: carece de matices cromáticas, brillo, textura o cualquier otro rasgo presente en los demás tonos de negro. El material se traga la luz que recibe, convirtiéndose en un verdadero abismo.
En este punto, surge la pregunta: ¿qué tiene su estructura interna de especial para que el Vatanblack sea tan singular?
LA QUÍMICA DEL ABISMO
Te acercas un poco más y compruebas que la pared no es sólida. Está formada por columnas delgadas y muy juntas. Das un paso adelante y te adentras en una densa oscuridad. Intermitentes destellos de luz iluminan fugazmente el mar de columnas.
El Vatanblack está constituido por átomos de carbono. Estos átomos se organizan creando tubos muy finos llamados nanotubos de carbono. Estas curiosas estructuras han sido objeto de estudio desde su descubrimiento hace apenas unas décadas. Son conocidos por su gran resistencia mecánica y su sorprendente ligereza, lo que ha revolucionado varias industrias como la del material deportivo y el automovilístico. Además, su notable conductividad eléctrica ha sido clave en el desarrollo de la reciente nanotecnología.
La fabricación de nanotubos de carbono no es tarea sencilla, pero ya no imposible. Existen distintas metodologías de síntesis, aunque lamentablemente no todas permiten conseguir estructuras suficientemente organizadas y uniformes. Y es en ese aspecto dónde se encuentra la clave del éxito del Vatanblack: la uniformidad. Esta caracteriza es la que va amplificar las propiedades ópticas tan característica de los natotubos de carbono.
El hecho de que el Vatanblack sea descrito como un bosque de nanotubos de carbono ya nos da una idea de la elevada organización que tienen. Y es en este orden donde los fotones se pierden.
CARAMBOLA DE FOTONES EN EL VATANBLACK
Avanzas despacio por el estrecho pasillo. Te giras y la luz del exterior te ciega. Continuas adentrándote en la sala y sin darte cuenta la oscuridad te envuelve por completo. Por un momento pierdes la orientación, ya no sabes donde está el suelo y donde el techo, si es que lo hay.
El Vatanblack actúa como un sumidero de luz, absorbiendo el 99.965% de la radiación visible que le llega. Esto significa que la mayor parte de los fotones que alcanzan el material quedan atrapados entre los nanotubos sin posibilidad de salir. Hay que los compara con pelotas de ping-pong rebotando entre árboles.
Si bien es complicado explicar con rigor qué es lo que sucede dentro del Vatanblack, es un hecho que los fotones mantienen algún tipo de interacción con los nanotubos de carbono que los mantienen atrapados. Pero, ¿de qué tipo de interacción se trata?
En necesario comprender con más detalle cómo son los nanotubos de carbono para poder dar respuesta a esta pregunta.
LA LUPA NANOMÉTRICA
Te acercas a una de las columnas de la sala y la observas detenidamente. Te das cuenta de que no es maciza; está hueca. Además, su superficie es resistente, pero no continua. Una red de fuertes hexágonos la otorga forma y rigidez. En la oscuridad puedes percibir como una energía fluye a través de ella.
Morfológicamente los nanotubos de carbono tienen una peculiaridad: su superficie no es continua, sino que está constituida por una red bidimensional de hexágonos, en cuyos vértices se sitúan los átomos de carbono. Esta geometría tan particular es similar a la que presenta un material muy popular, protagonista de numerosos estudios de investigación de la última década, denominado grafeno.
Las láminas de grafeno son empleadas como modelo estructural para explicar y describir las distintas morfologías y quiralidades de los nanotubos. Este es el motivo por el cual se dice, que los nanotubos de carbono son láminas de grafeno enrolladas, aunque en la realidad su fabricación dista mucho de esta idea.
AUTOPISTAS INVISIBLES
No te mueves, cierras los ojos para agudizar el resto de sentidos. En el silencio puedes percibir como una energía fluye a través de las columnas.
En los nanotubos, cada hexágono está constituidos por 6 átomos de carbono. Cada uno de esos átomos forman también parte a su vez de otros dos hexágonos más. Por consiguiente cada átomo de carbono se encuentra unidos a 3 carbonos distintos por sendos enlaces covalentes. Algunos de estos enlaces son sencillos (los dos átomos involucrados comparten un par de electrones). Otros enlaces son dobles (los dos átomos comparten dos pares de electrones, uno de los cuales tienen cierta libertad de movimiento dentro de la estructura bajo ciertas condiciones energéticas
La forma en la que se disponen estos enlaces sencillos y dobles en los nanotubos de carbono no es aleatoria, sino que se alternan a lo largo de la red siguiendo ciertos patrones geométricos. El patrón de alternancia enlace sencillo-enlace doble, junto con la posibilidad de movimiento de algunos electrones de la estructura, hacen posible las fantásticas propiedades conductoras de los nanotubos de carbono. De hecho, cuando estos son sometidos a campos eléctricos, los dobles enlaces se comporten como “autopistas” por dónde fluye la energía eléctrica. Y es precisamente en estas “carreteras” donde quedan “atrapados” los fotones de luz, o mejor dicho, su energía, cuando los nanotubos del Vatanblack son iluminados.
Los protagonistas de esta historia ya han quedado retratados: nanotubos, fotones y electrones. Pero de su intrincado juego no voy a hablar aquí, sino que lo haré en la segunda parte del post.
Te veo allí.
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