Magdaleno Medina, el yogurth, el vidrio y el chapopote… Y el Premio Nacional de Ciencias y Artes

¿Qué tienen en común el yogurt, el vidrio y el chapopote? Pese a que hacemos uso cotidiano de materiales como estos, algunas de sus propiedades difícilmente pueden ser explicadas por la termodinámica clásica, pues no se encuentran en un estado de equilibrio termodinámico.

Es decir, sus propiedades no permanecen constantes sino que cambian permanentemente de manera muchas veces imperceptible, por lo que generar teorías capaces, justamente, de predecir cómo se comportan estos materiales le ha valido al doctor Magdaleno Medina Noyola el Premio Nacional de Ciencias y Artes 2013 en el área de Ciencias Físico-Matemáticas.

El físico-estadístico de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias explicó que la materia es clasificada, usualmente, en sólidos, gases y líquidos.

En su estado de equilibrio, los sólidos son relativamente fáciles de estudiar, pues los átomos están muy cerca unos de otros formando estructuras cristalinas bajo un esquema de arreglo regular, como soldados al formar filas e hileras definiendo un mosaico perfecto. Los diamantes, los cuarzos y la sal de mesa son ejemplos de sólidos cristalinos.

“Mucha de la física moderna está basada en la comprensión fundamental de los materiales cristalinos desde el punto de vista de la mecánica estadística”, explicó Medina Noyola.

“En los sólidos cristalinos, la posición de los átomos implica una regularidad muy grande para poderlos describir. En el caso de los gases las partículas están tan lejos unas de otras lo cual proporciona también una simplificación. En lo que se refiere a los líquidos, los átomos están muy cerca unos de otros, pero no están en ningún lugar fijo”.

Cuando los líquidos solidifican sin cristalizar quedan atrapados en estados desordenados que no son de equilibrio y eso ha sido un “dolor de cabeza” para la física que los ha llamado materiales amorfos y entre los que están, por ejemplo, el yogurt, geles, ciertos plásticos, vidrios, obsidiana o cera, explicó el galardonado.

“Mi trabajo consiste en elaborar teorías mecánico-estadísticas que relacionen las fuerzas intermoleculares con las propiedades de estos materiales, que aunque para los físicos son nuevos han acompañado a la humanidad toda la vida”, precisó el científico.

Aprovechando las leyes de la mecánica y la estadística, el investigador del Instituto de Física “Manuel Sandoval Vallarta” ha desarrollado herramientas teóricas que permiten describir esos materiales que no pudieron ser descritos por la termodinámica estadística a lo largo de casi todo el siglo pasado.

Y no se trata sólo de explicar el funcionamiento atómico del yogurt o de los geles, pues existe una gran cantidad de compuestos amorfos de uso industrial cuya comprensión podría ayudar, por ejemplo, a eliminar tapones en los ductos de petróleo debido a la acumulación de asfaltenos y otros materiales como el chapopote.

La aplicación de su teoría permitiría diseñar mejores los procesos para tratar con ellos y crear materiales de los cuales se sepa, de antemano, su comportamiento ante el calor, la fricción o una mayor presión.

“Es ciencia básica, para generar el conocimiento que necesitan el ingeniero y el tecnólogo para mejorar procesos y producir mejores materiales”, precisó.

Las teorías propuestas por Magdaleno Medina Noyola han sido aplicadas a un pequeño número de materiales modelo, pero espera que puedan ser tomadas en el futuro por otros equipos de investigación para entender mejor las propiedades de materiales recién sintetizados y a partir de saber cómo interactúan entre sí los átomos que los forman, predecir qué pasará si son sometidos a cambios programados de temperatura o composición.

“Lo que estamos haciendo es una herramienta que toma en cuenta el proceso de preparación para saber cuál será el resultado final, lo que también tiene un enorme potencial en el sector tecnológico, porque así podremos predecir cómo dependen las propiedades del material de la forma de preparación”, enfatizó el especialista.

Originario de San Luis Potosí, el doctor Magdaleno Medina Noyola estudió el doctorado en la Universidad de Indiana y la maestría en el Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav), además de ser miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel II.