es.wedoany.com Noticia: Investigadores del Laboratorio Nacional de las Rocosas (National Laboratory of the Rockies, NLR) de Estados Unidos están ampliando el uso de la resonancia magnética nuclear (RMN) hacia sectores estratégicos como baterías, semiconductores, bioplásticos y biocombustibles, para detectar defectos sutiles en los materiales a escala atómica. Esta tecnología, con más de ochenta años de historia, había desempeñado hasta ahora un papel rutinario principalmente en el análisis químico.
Bennett Addison, responsable del equipo de resonancia magnética nuclear del laboratorio, señala que muchos investigadores que envían muestras no están seguros de si el producto obtenido coincide con lo esperado. A escala atómica, pequeñas impurezas o defectos estructurales pueden pasar desapercibidos con los métodos convencionales y afectar el rendimiento de semiconductores, polímeros o fibras sintéticas. La tecnología de RMN permite obtener información estructural detallada de sólidos, geles, polímeros, biomateriales y componentes de baterías sin dañar la muestra, una capacidad que aún no se aprovecha ampliamente.
Un caso representativo proviene del análisis de semiconductores de haluro mixto realizado por el investigador Ross Kerner. Empleó un método de RMN de mayor sensibilidad para examinar muestras de películas fabricadas por proveedores industriales y descubrió impurezas no detectadas previamente en todas las muestras. Estos datos cuantificaron con precisión los tipos y contenidos de defectos, y varios fabricantes ajustaron sus procesos de producción en consecuencia. Kerner afirma que bastaron solo dos días de experimentos para que distintas empresas mejoraran la calidad de sus materiales. Los resultados de la investigación se han publicado en revistas como Nature, ACS Applied Energy Materials e InfoMat.
En el ámbito de la bioeconomía, el equipo del NLR ha utilizado la RMN para construir el primer modelo molecular detallado de la pared celular secundaria del álamo (Populus). El álamo es una especie clave para la producción de biocombustibles y biomateriales. Mediante RMN en estado sólido y enriquecimiento con isótopos de carbono-13, los investigadores obtuvieron información cuantitativa sobre la disposición espacial de los polímeros de la madera. Este modelo puede respaldar simulaciones computacionales para optimizar los procesos de conversión de biomasa en combustibles, fertilizantes, productos químicos y nuevos materiales. El laboratorio también emplea RMN de alto rendimiento para analizar miles de muestras vegetales en un corto período, transformando las plantaciones en grandes bases de datos que permiten identificar diferencias en el contenido de azúcares y lignina entre distintas especies arbóreas, lo que facilita la selección genética de cultivos energéticos.
En el desarrollo de polímeros sostenibles, el NLR ha adoptado el método de RMN de "rotación en el ángulo mágico", que hace girar la muestra a un ángulo de 54,7 grados dentro del campo magnético para obtener información de alta resolución de materiales semisólidos sin disolverlos. Gracias a esta técnica, los investigadores caracterizaron un elastómero biodegradable y reciclable con potencial de aplicación en adhesivos, robótica y dispositivos electrónicos. Además, el equipo utiliza RMN de litio-7 para estudiar el movimiento iónico en electrolitos sólidos a diferentes temperaturas, con el fin de comprender cómo el desorden de la estructura cristalina afecta la difusión iónica, un factor directamente relacionado con la conductividad y la eficiencia de las baterías de litio de próxima generación.
Actualmente, unos 120 investigadores utilizan regularmente los espectrómetros de RMN del laboratorio, y decenas de empresas también aprovechan sus servicios para optimizar productos y procesos industriales. Addison y Kerner consideran que los obstáculos para la difusión de los métodos avanzados de RMN no residen principalmente en el plano técnico, sino en la dependencia de los investigadores de los procedimientos analíticos existentes. Comprender con precisión el comportamiento de los materiales a nivel atómico puede marcar la diferencia entre un producto ordinario y una innovación tecnológica capaz de influir en los sectores de la energía, los materiales avanzados y la bioeconomía.
