Precisión molecular: cómo Irving Langmuir y Katharine Burr Blodgett transformaron la química de superficies

En 1909, el fisicoquímico Irving Langmuir llegó al recién creado Laboratorio de Investigación de General Electric en Schenectady, Nueva York. Tras dejar atrás una breve etapa como profesor universitario, centró su atención en resolver acuciantes desafíos industriales. Su primer encargo importante abordó la degradación prematura de los filamentos de tungsteno en las bombillas incandescentes. Al analizar las reacciones químicas catalizadas por el tungsteno caliente, Langmuir descubrió que reemplazar el vacío del interior de las bombillas con gas nitrógeno —y más tarde con gas argón—, al tiempo que enrollaba el filamento en una espiral apretada, evitaba con eficacia la vaporización del tungsteno y prolongaba de forma considerable la vida útil de las lámparas.

De filamentos a enlaces covalentes

El minucioso análisis de los fenómenos atómicos por parte de Langmuir pronto se extendió desde las aplicaciones prácticas en las bombillas hasta la teoría química fundamental. En 1919, publicó un artículo decisivo en el que profundizaba en los conceptos propuestos por el fisicoquímico Gilbert Newton Lewis sobre los pares de electrones compartidos. En esta obra, Langmuir introdujo formalmente el concepto de enlace covalente para describir la unión química. Al mismo tiempo, inició estudios fundamentales en química de superficies, analizando cómo capas de átomos o moléculas de una sola molécula de grosor se adsorben en diversas interfaces líquidas y sólidas.

Una colaboración revolucionaria en GE

En 1918, Katharine Burr Blodgett se incorporó a las instalaciones de Schenectady como ayudante de investigación de Langmuir, convirtiéndose en la primera mujer científica contratada por el laboratorio de General Electric. Blodgett había completado previamente un máster en la Universidad de Chicago, donde investigó la capacidad de adsorción del carbón vegetal en máscaras de gas. Langmuir reconoció sus excepcionales aptitudes en matemáticas y física y la animó a proseguir con su formación de posgrado. Blodgett viajó a Inglaterra para trabajar junto al físico experimental Ernest Rutherford en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, donde se convirtió en la primera mujer en obtener un doctorado en física por dicha institución.

El estudio de plasmas y capas moleculares

Tras completar su doctorado, Blodgett regresó a General Electric para reanudar su colaboración con Langmuir. La pareja de científicos realizó experimentos sobre descargas eléctricas en gases, analizando el comportamiento de las partículas de gas ionizado y sentando bases clave para el campo de la física de plasmas. En 1932, Langmuir fue galardonado con el Premio Nobel de Química por sus descubrimientos relativos a los fenómenos de superficie y las películas monomoleculares. Juntos, perfeccionaron técnicas para construir películas multicapa ordenadas, transfiriendo capas monomoleculares de jabón desde la superficie del agua a placas sólidas, capa por capa y con absoluta precisión.

La invención del vidrio antirreflectante

En 1939, Blodgett aplicó esta técnica de deposición de monocapas para inventar el vidrio antirreflectante. Depositó una capa exacta de jabón de estearato de bario de 44 moléculas de grosor sobre un sustrato de vidrio. El mecanismo se basaba en la interferencia de ondas: las ondas de luz que se reflejaban en la superficie de la película de estearato de bario estaban desfasadas con respecto a las que se reflejaban en el vidrio subyacente. Como las crestas de onda de un reflejo coincidían con los valles del otro, la luz reflejada se neutralizaba a sí misma, lo que permitía el paso de la luz sin provocar destellos ni reflejos superficiales.

Innovación en tiempos de guerra y legado científico

Durante la Segunda Guerra Mundial, Langmuir y Blodgett unieron fuerzas de nuevo para hacer frente a diversos desafíos de defensa. Desarrollaron cortinas de humo militares de protección para ocultar a las tropas y diseñaron técnicas prácticas para descongelar las alas de los aviones en pleno vuelo. El método de deposición de películas delgadas de alta precisión ideado por Blodgett sentó las bases de los recubrimientos ópticos modernos. En la actualidad, los procesos perfeccionados de recubrimiento duro basados en su principio de interferencia de la luz se emplean de forma habitual en prácticamente todas las lentes ópticas, sistemas de cámaras y gafas.

Imagen de portada: ilustración generada con IA; no es una fotografía documental.

Fuente: Irving Langmuir and Katharine Burr Blodgett