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Francis VillatoroJuan Carlos GilJosé EdelsteinGastón GiribetBorja Tosarinvestigador richard robson materiales porososmodelos de moléculas bolas madera richard robsonbaravillas metálicas y agujeros en maderaRichard RobsonUniversidad de MálagaFrancis VillatoroKitagawaYagiNatureHideki YukawaAlberto ApariciSuan HiJuan HiSociedad Química JaponesaLegoJackie4,4' bipiridinaOmar YagiEstados Unidos
Investigador Richard Robson materiales porosos
Con
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Francis Villatoro continúa explicando la trayectoria de investigadores en el campo de los materiales porosos, mencionando al investigador Richard Robson y su trabajo desde la década de 1980.
…es quién lo acompaña, porque lo pueden acompañar gente que ha estado acompañando a Yagui o gente que ha hecho cosas antes de Yagui. Y el Comité de Novena ha decidido premiar a gente que ha trabajado antes. Y así que nos tenemos que remontar a la década. De los 1980 a un investigador, Richard Robson, que estuvo trabajando en una idea que, según cuenta él, este tipo de cosas siempre tienen estas historietas o hay que romantizarlas, ¿no? Y Robson ha contado en un paper de review que en 1974, cuando estaba empezando a dar clases de química, le pidieron que hiciera modelos con bolas de madera de moléculas. Entonces él tenía que poner unas baravillas metálicas y tenía que hacerle a cada bola de madera unos agujeros para ir colocando. Y claro, tú tienes que calcularlo. Si quiero hacer una molécula de metano, tengo que poner los agujeros en unos ciertos lugares. Si quiero hacer una molécula de benceno, a los carbonos les tengo que poner los agujeros en otro sitio para después meter las varillas y montar las moléculas. Y que…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro explica cómo, durante los últimos 50 años, la química ha investigado el desarrollo de materiales porosos para introducir y extraer sustancias.
Habla: Francis VillatoroSignificado #3 · Palabras #12carbono activo para gases escapemateriales porosos universidad malagaporosidad carbono retención óxidos nitrógenoquímica desarrollo materiales porososcelulitas materiales óxido siliciocavidades celulitas almacenan gases tóxicosárea superficial poros conectados canalesmateriales porosos superficie exterior pequeñacelulitas para paneles solaressilicio puro como referenciapaneles solares de silicios amorfoscarbonos activos y porosidadmateriales flexibles porosidad francis villatoropulmón artificial gases contaminantesabsorción liberación gases contaminantesinvestigador jordano omar yagimateriales flexibles porosidadomar yagi estudios estados unidos…esto; no lo conocía, me parece súper interesante. Es un premio Nobel a un tipo de estructuras químicas que tienen una gran belleza estructural y eso atrae a todo el público general hacia el tema, pero además tienen una enorme cantidad de aplicaciones. Una de las cuestiones que más se ha estudiado en los últimos 50 años en química ha sido el cómo desarrollar medios porosos, un tipo de material que tenga huecos, que tenga porosidad, en el que se puedan introducir sustancias y se pueden extraer sustancias bajo ciertos requisitos. Todos los que tienen un vehículo automóvil saben que todos los tubos de escape tienen que tener un mecanismo de limpieza de gases que retienen, son de carbono activo, que tienen unos poros en los que retienen óxidos de nitrógeno, una serie de sustancias que son perniciosas y contaminantes y se retienen, no se retienen todas, por eso contaminan los vehículos, pero se retienen mucho. Eso se hace por ejemplo con carbonos activos que hoy en día se utilizan muchísimo; en la Universidad de Málaga tenemos un equipo muy fuerte en carbonos activos que han sido capaces de desarrollar carbonos con poros de diferentes tamaños. y con diferentes configuraciones, con canales, con tubos Otro de los productos estrella de la química con poros, con agujeros, son las ceolitas, que son materiales de óxido de silicio en los que se pueden formar materiales que tengan cavidades que almacenen gases tóxicos, etc. Las celulitas tienen un enorme interés porque el área superficial, fijaros que cuando tú tienes muchos poros, el área superficial de los poros se suma y tienes un material que su superficie exterior tiene un área relativamente pequeña comparada con el área que tiene en el interior, por todos esos poros que están conectados por canales, entonces si entra luz, esa luz se distribuye por esos poros y de manera efectiva está habiendo un área superficial decenas O cientos de veces más grande. Por ejemplo, las celulitas ahora se están usando mucho para hacer paneles solares; en principio, ahora mismo no son tan eficientes como los paneles solares de silicio puro, pero es que la mayor parte de los paneles solares son más baratos, no son de silicio y son de otras variantes, de silicios amorfos, etcétera, y las celulitas son mejores. Y bueno, teniendo los carbonos activos y las ceolitas se seguía tratando de buscar otros materiales que tuvieran porosidad y en especial había una propiedad importante que no tienen ni las ceolitas ni los carbonos activos y es la flexibilidad un Material que sea flexible que yo pueda acoplar a un cierto lugar, pues apretándolo o no apretándolo; un material que cuando se llene de un gas contaminante se hinche y que cuando se, cuando absorba ese gas contaminante se hinche y que cuando lo deabsorba, cuando salga fuera, pues se reduzca de tamaño, una especie de pulmón artificial. Ese tipo de material se ha estado buscando durante mucho tiempo, ¿no? y bueno. en la década de los 2000, principio de los 2000, pues apareció ese material gracias a un investigador, Omar Yagi, que era un jordano, que su padre lo envió a Estados Unidos a estudiar y estudió allí la carrera y se quedó en Estados Unidos y Omar Yagi se convirtió en súper famoso por lograr a principios de Los años 2000, el desarrollar este tipo de materiales con una idea absolutamente fascinante, ¿no? Y Omar Yagui estaba en todas las listas de candidatos al Nobel y lleva 15 años siendo un candidato al Nobel de Química. Yo lo predije, por ejemplo, en el año…
Francis Villatoro continúa explicando la trayectoria de investigadores en el campo de los materiales porosos, mencionando al investigador Richard Robson y su trabajo desde la década de 1980.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1investigador richard robson materiales porososmodelos de moléculas bolas madera richard robsonbaravillas metálicas y agujeros en madera…es quién lo acompaña, porque lo pueden acompañar gente que ha estado acompañando a Yagui o gente que ha hecho cosas antes de Yagui. Y el Comité de Novena ha decidido premiar a gente que ha trabajado antes. Y así que nos tenemos que remontar a la década. De los 1980 a un investigador, Richard Robson, que estuvo trabajando en una idea que, según cuenta él, este tipo de cosas siempre tienen estas historietas o hay que romantizarlas, ¿no? Y Robson ha contado en un paper de review que en 1974, cuando estaba empezando a dar clases de química, le pidieron que hiciera modelos con bolas de madera de moléculas. Entonces él tenía que poner unas baravillas metálicas y tenía que hacerle a cada bola de madera unos agujeros para ir colocando. Y claro, tú tienes que calcularlo. Si quiero hacer una molécula de metano, tengo que poner los agujeros en unos ciertos lugares. Si quiero hacer una molécula de benceno, a los carbonos les tengo que poner los agujeros en otro sitio para después meter las varillas y montar las moléculas. Y que…
Francis Villatoro explica cómo el investigador Richard Robson se inspiró en la estructura del diamante para crear nuevos materiales.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #2diamante material solo de carbonoátomo de carbono enlaza cuatro átomosestructura química diamante tetraedros conectadosinvestigador richard robson estructura diamante…propuestas, etc. Y realmente no cristalizó hasta que llegó a finales de los 80 y en 1989 publicó el artículo que le ha dado el premio Nobel; que es un artículo en el que sintetiza una molécula inspirada en el diamante y que se llama en español diamantoide. Hay que recordar que el diamante es un material solo de carbono, un al otro poder de carbono en el que un átomo de carbono se coordina, se enlaza con cuatro átomos de carbono formando un tetraedro. Entonces realmente la estructura química del diamante es una serie de tetraedros conectados. Bien, pues la idea de Robson fue hacer eso mismo. Químicos Yo tengo amigos químicos a los que yo les he comentado una cosa y han publicado un paper con lo que yo les he comentado. O sea, son muy creativos en el sentido de proponer ideas y lo que propuso Robson es, sí, mi molécula, mi diamantino, diamantoide no…
Francis Villatoro describe una propuesta realizada por Richard Robson, quien imaginó diseñar estructuras más grandes uniendo moléculas con geometrías específicas y conectores metálicos para buscar estabilidad.
Habla: Francis VillatoroSignificado #13 · Palabras #5estructuras moleculares robsongeometrías específicas moléculasconectores metálicos estabilidadmontar estructuras arbitrarias richard robsonrobson generaliza ejemplo teóricomoléculas orgánicas como piezas legoconstrucción estructuras moleculares robson…tengo amigos químicos a los que yo les he comentado una cosa y han publicado un paper con lo que yo les he comentado. O sea, son muy creativos en el sentido de proponer ideas y lo que propuso Robson es, sí, mi molécula, mi diamantino, diamantoide no funciona. ¿vale? Es muy inestable, pero imaginamos que fuera estable yo podría diseñar con diferentes moléculas que tuvieran diferentes geometrías si tuvieran en los vértices polaridades podía unirlas con guiones metálicos y montar estructuras más grandes y propuso eso propuso la idea de montar estructuras más o menos arbitrarias y a ver si alguna de ellas es estable y si damos con la tecla y alguna no sale estable pero eso lo propuso así y dijo bueno yo voy a investigar otras variantes a ver qué cosas ocurren pero Robson tiene La visión de, con un único ejemplo, generalizar el ejemplo como un teórico y decir esto es una nueva familia de posibles moléculas que hay que estudiar y que hay que trabajar y como tenemos infinitas moléculas orgánicas con las que podemos trabajar y las podemos pegar, pues entre todas ellas podemos construir nuestras piecitas de Lego para montar moléculas más grandes. Y eso lo dijo Robson y se quedó tan pacho. Claro, mucha gente le dijo: mira, Rosso, si estas moléculas claramente van a ser inestables térmicamente. Pero bueno, se fueron haciendo diferentes moléculas. La molécula del diamantoide lo que tenía eran cavidades, huecos y entonces rellenar esos huecos era…
Francis Villatoro explica cómo Richard Robson propuso crear estructuras moleculares con canales para poder introducir gases y sustancias.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5 · Palabras #6kitagawa ideólogo como richard robsonutilidad de lo inútil hideki yukawamesones partículas según yukawareflexión yukawa sobre mesonesquímico kitagawa e ideas yukawafilósofo chino suan hi juan himoléculas robson e inspiración kitagawayuikawa utilidad de lo inútilestructuras moleculares richard robsoncanales para gases y sustanciasiones de cobre usados por robsoniones de cobalto níquel zincestructura canal en 1997estructura molecular bipiridina richard robsoncristal canales abiertos 44 bipiridinaabsorción gases metano nitrógeno oxígenomolécula arquitectura edificios richard robsonestructuras inestables reactores químicosflexibilidad estructuras kitagawa 1998aplicaciones materiales estabilizados ceolitasrevistas sociedad química japonesa…esos huecos era difícil. Entonces tú rellenabas los huecos que estaban en la superficie. Eso no lo hacían porque era inestable. Pero si tú hacías fluir algún gas o lo que fuera por esos huecos rápidamente se desestabilizaba, pero bueno, se le ocurrió a Otro investigador, que es el segundo premiado a Kitagawa, se le ocurrió que podía ser algo parecido. Kitagawa es también muy parecido a Robson en la idea de que también es un gran ideólogo. Kitagawa dice, ha dicho varias ocasiones que el gran premio Nobel japonés Hideki Yukawa, que ha escrito algunos libros de divulgación, en uno de sus libros de divulgación comenta, habla sobre la utilidad de lo inútil, hablando de cosas como los mesones. Los mesones son partículas inútiles, no sirven para nada. Los muones, los mesones, eso no sirve para nada. Hoy día sabemos que eso es mentira, pero estamos hablando de Yukawa hace más de 60 años. Entonces Kitagawa leyó de joven un libro de Hideki Yukawa sobre la utilidad de lo inútil: incluso lo inútil puede ser útil, y que mencionaba y se inspiraba en un filósofo chino, Suan Hi o Juan Hi, como se lea; eso Alberto lo sabe pronunciar yo, ¿no? Suansi. Bien, entonces Kitagawa tenía esa mentalidad; era químico y quería desarrollar este tipo de ideas. Él decía: “Robson está haciendo moléculas, yo escucho algo de fondo, un ruidillo de fondo”. Bueno, sigo hablando: “Kitagawa dice, voy a hacer lo mismo que Robson; lo que ha hecho Robson es inútil, no importa, no me importa, porque a mí, yo sigo a Yukawa, me dejo llevar por lo inútil. Voy a desarrollar esa idea que ha propuesto Robson y la voy a generalizar”. Entonces, para poder rellenar estos materiales con un gas, yo lo necesito que tenga en lugar de cavidades, que tenga grandes canales que conecten el exterior con el interior y yo pueda meter sustancias. Y entonces propuso diferentes estructuras con moléculas orgánicas en las que vas pegándolas. El enlace fundamental siguen siendo iones. Aquí uso tanto iones de cobre como los usados por Robson, pero también uso iones de cobalto, iones de níquel, iones de zinc, para unir diferentes moléculas orgánicas buscando crear estructuras en forma de canal. Y en 1997 creó una estructura con canales, con canales en los que era fácil de rellenar. Es una estructura que recuerda mucho a las vigas de los edificios. Si tú quieres construir un edificio con múltiples salas alargadas, pues la estructura con la que pones las vigas, si la descompones y la pones en estructuras moleculares, en plan una especie como de U invertida, una especie de molécula que va en horizontal con dos moléculas verticales y con eso vas construyendo este tipo de moléculas. Estéticamente son muy atractivas y recuerdan mucho a un edificio, a las vigas de un edificio. Él logró construir en el 97 la 4,4' bipiridina, que es un cristal por eso que tiene canales abiertos; y era un poquito más estable que las moléculas de Robson y logró absorber ciertos gases con esta molécula, metano, nitrógeno, oxígeno y liberarlos más tarde, con lo que estaba ya, digamos, yendo en la línea de que lo inútil a veces puede ser útil. Pero claro, esto para condiciones ambientales, para condiciones de reactores químicos era muy difícil porque estas estructuras realmente no eran estables. En 1998, Kitagawa demostró además que algunas de sus estructuras eran flexibles; se podían deformar. Tú podías aplicar una cizalla y tenías un material que era relativamente flexible, con lo que podían tener estos materiales, si se lograran estabilizar de alguna forma, podrían tener aplicaciones donde las ceolitas y los carbones activos no tienen aplicaciones. Todo esto fundamentalmente lo publicó en revistas japonesas, en revistas de la Sociedad Química Japonesa; son revistas que escriben en inglés y en español, perdón, en inglés y en japonés cuando escriben en japonés. Hay una versión internacional en inglés de la revista donde el resto del mundo se entera de lo que se ha publicado en la revista. Y yo creo que se publican casi todos los artículos en inglés en paralelo, pero todo esto estaba pendiente de que llegara el niño…
Francis Villatoro explica cómo Richard Robson y Kitagawa inicialmente consideraban unir moléculas directamente con iones, pero ahora utiliza un elemento intermedio como puente para expandir las posibilidades geométricas.
Habla: Francis VillatoroPalabras #4materiales con diversidad molecularestructuras tetraedro cubo hexágonomoléculas unidas a iones por kitagawaelemento intermedio como puente robsonposibilidades geométricas expandidas exponencialmentepublicaciones de yagi en nature…tipo pero con una molécula orgánica intermedia. De tal manera de que el puente del ión, del metal, une la molécula gorda, digamos, con una molécula puente y esa molécula puente me conecta con la otra molécula gorda. Dice, pero esa idea, ¿y por qué no se le ocurrió a nadie? Pues no se le ocurrió a nadie, ¿vale? No se le ocurrió a nadie Y cuando él lo monta, resulta que funciona, que obtiene estructuras estables Dice, pero ¿cómo? Solamente ese pequeño cambio respecto a lo que habían hecho los demás Así es la ciencia, ¿vale? O sea, hay alguien que encuentra la puerta en la pared y la atraviesa Y entonces encontró que era muy fácil diseñar y aquí ¿qué pasa? Que tienes una serie de moléculas que son esas que tienen estructuras de tetraedro, de cubo, de hexágono, etcétera, con las que yo voy a montar el material y dejar huecos en medio y después tengo las moléculas, pequeñas moléculas con las que conecto esos puentes. Pues tengo muchísima más diversidad, algo que nunca he podido soñar. Robson o Kitagawa estaban pensando en unir directamente las moléculas con los iones. Ahora no, ahora tengo un elemento intermedio, un puente intermedio. Con lo que tengo, se me expande exponencialmente el número de posibilidades geométricas. Entonces, los dos primeros materiales que publicó, claro, Yagi, esto, esto se publica en Nature. Yagi básicamente publica en Nature; no se molesta en publicar en otras revistas, porque esto lo que publica es súper espectacular, súper visual, súper precioso. ¿no? Unas reconstrucciones, claro, esto es un trabajo técnico tremendo detrás, ¿eh? No quiero quitar mérito, pero es algo fascinante. se publicó, se doctoró en 1990 y publica en 1992, empieza a trabajar en este tipo de materiales, empieza a publicar y en 1995…
Francis Villatoro describe las propiedades de los materiales desarrollados por Richard Robson, destacando su estabilidad en un amplio rango de temperaturas, desde -30 hasta 350 grados centígrados.
Habla: Francis VillatoroSignificado #8 · Palabras #3estabilidad hasta 350 grados centígrados…es un trabajo técnico tremendo detrás, ¿eh? No quiero quitar mérito, pero es algo fascinante. se publicó, se doctoró en 1990 y publica en 1992, empieza a trabajar en este tipo de materiales, empieza a publicar y en 1995 publica In Nature dos materiales más O menos planos, más o menos bidimensionales, montados de esta manera, uno de ellos estable hasta 350 grados centígrados. Estable en todo el rango de trabajo que necesitamos de un material que sea útil en una industria, en una aplicación práctica en medio ambiente que es un rango desde 0 grados centígrados, si quieres desde menos 20 o menos 30 hasta 100, 80, 350 grados, una barbaridad. Obtuvo el primer material y él fue el que bautizó a estos materiales como redes metalorgánicas. O como estructuras metalorgánicas porque son estructuras en las que uso metales como pegamento de moléculas orgánicas y las moléculas orgánicas las uso tanto como molécula puente como como molécula vértice para construir la estructura cristalina, macro…
Francis Villatoro describe el impacto significativo en la química mundial de los materiales mencionados anteriormente y cómo rápidamente se descubrió la clave para estabilizarlos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12estabilización materiales química mundialpuentes en estructuras cristalinasmontajes tetraédricos nuevos formatosestructuras origami posibilidades infinitas…considerado un clásico, fijaros el impacto tremendo que tuvo, Jackie rápidamente se puso en la antesala del Nobel y le podían haber dado un Nobel rápido, porque todo esto explotó hasta un nivel increíble, antes Juan Carlos comentaba, puede que el 10% de toda La química mundial publicada sean en ese tipo de materiales, y es que puede ser, o sea, es una cosa absolutamente increíble lo que ha pasado. Entonces, este tipo de materiales, pues rápidamente se vio el secreto de cómo estabilizarlos, que es utilizar esos puentes y como hay una infinidad de posibilidades, pues montajes tetraédricos, todas las estructuras cristalinas, nuevos formatos, estructuras tipo origami, etc. Todo lo que se te va a ocurrir se puede hacer con este tipo de estructuras. Entonces, ¿qué tenemos? Pues tenemos infinidad de aplicaciones teóricas propuestas. Tenemos materiales capaces de absorber agua del aire del desierto por la noche. Y tú tienes agua potable que después puedes aprovechar durante el día. Materiales capaces de capturar CO2, dióxido de…