Joven químico burgalés busca en Alemania aplicaciones para sus estudios sobre altas presiones

Miguel García Sancho/DICYT Los deslizamientos, fallas y explosiones de estrellas concentran en las últimas semanas los pensamientos de David Santamaría, científico burgalés que desde hace dos meses investiga en el Instituto Max Planck de Química de Meinz, al oeste de Alemania. A sus 29 años, David intenta aplicar sus conocimientos sobre estructura de la materia al Universo y a las capas más inaccesibles del interior de la Tierra. Sus experimentos, que reproducen las altas presiones y temperaturas de estos lugares, ayudarán a predecir la evolución de nuestra geografía y del espacio exterior.

Durante su doctorado, David analizó unos 3.000 minerales presentes en la Corteza terrestre. Su trabajo, realizado en el Instituto de Química-Física Rocasolano de Madrid, demostró que, a altas presiones, las estructuras de estos compuestos se asemejan a las que adquieren al oxidarse. Tras finalizarlo el pasado verano, David se interesó por "aprender geofísica y astrofísica" para aplicar sus estudios a fenómenos que "también se producen a presiones y temperaturas muy altas", según explicó a DICYT.

El Instituto de Meinz se presentaba como la opción más adecuada. Su Grupo de Altas Presiones trabaja en colaboración con geólogos y astrónomos que ayudan a interpretar los experimentos. Reinhard Boehler, líder del equipo, comentó a DICYT que las investigaciones de David pueden llegar a explicar el origen "de las estructuras minerales del manto interior de la Tierra", situado a unos 650 kilómetros de la superficie. Boelher y David ya han estado trabajando juntos en el sincrotrón europeo de Grenoble, un acelerador de partículas que permite resultados inalcanzables por otros medios.

Modelo alternativo

Las investigaciones de David cuestionan el modelo vigente para explicar la estructura de la materia. Este modelo se basa en el enlace iónico –o carga eléctrica- como único factor que justifica la disposición de los átomos en las moléculas. Los átomos electropositivos atraen, así, a los de signo contrario y repelen los de la misma carga, mientras que los electronegativos experimentan el impulso contrario.

Esta explicación, mayoritariamente aceptada en las universidades, "no da cuenta de muchas de las estructuras que conocemos", indicó David. Al acabar la carrera de Química en Burgos, el joven científico entró en contacto con Ángel Vegas, su tutor en el Instituto Rocasolano, que le transmitiría una visión diferente.

El modelo iónico, según Vegas, representaba el árbol que no dejaba ver el bosque, al ocuparse sólo de "interacciones entre aniones [átomos electronegativos] y cationes [átomos electropositivos]" situados próximos entre sí. En 2002, este investigador demostró que diversos compuestos presentan "subredes catiónicas" en las que los átomos positivos interactúan a distancia. Estas subredes son semejantes cuando los compuestos se oxidan y cuando se someten a altas presiones, lo que llevó a Vegas a plantear una "equivalencia" entre ambos fenómenos.

David se mostró "entusiasmado" por estas ideas y dedicó los cuatro años siguientes a demostrarlas en su tesis doctoral. A través del estudio de aluminatos y silicatos –minerales muy frecuentes en la naturaleza y en los materiales de construcción- concluyó que el oxígeno –principal responsable de la oxidación- genera una "presión química" en la materia similar a la "presión física" que puede ejercer una prensa. También planteó que los cationes de estos minerales "se reconocen entre sí" pese a la interposición de los aniones, al igual que una persona puede identificar a sus amigos en una discoteca abarrotada.

Falta de medios

Los experimentos de David requieren varios tipos de prensas para ejercer la presión sobre los minerales. Las más desarrolladas oprimen la muestra mediante dos diamantes y la calientan a través de un rayo láser. La presión puede alcanzar las 300.000 atmósferas y la temperatura, los 1.500 grados.

Dada la escasez de prensas en España, gran parte de las investigaciones de David tuvieron que desarrollarse en Stuttgart y Montpellier. "En algunas ocasiones, la estructura del compuesto al ejercer la presión no se asemejaba a la del óxido, pero esto puede deberse a no ser suficiente", explicó el científico, quien podrá ahora completar sus experimentos en Alemania.

Para David, esta falta de medios resulta "una pena", pues impide que se desarrollen "muchas líneas de investigación interesantes". Vegas, que también trabajó en Alemania, considera que "debería abrirse en Castilla y León o en España un laboratorio donde pudiese completar su trabajo". En su opinión, las ideas de David "llevan explosivo dentro", al demostrar "la universalidad de un proceso atómico que se manifiesta de dos maneras: oxidación y presión".

Orígenes humildes

La vida de David Santamaría no ha estado siempre marcada por la investigación puntera. Durante sus años universitarios, para obtener dinero en vacaciones y pagarse la matrícula, trabajaba en verano como mecánico de mantenimiento y peón en la cadena de montaje de Firestone y otras empresas burgalesas. "Era un trabajo que me gustaba", comenta a DICYT, aunque "tenía poco que ver con mis estudios". A su llegada a Madrid para empezar el doctorado residió en un piso compartido de Carabanchel Bajo, en pleno cinturón obrero de la ciudad. El contraste vendría al año siguiente, cuando obtuvo una beca para continuar sus estudios en la Residencia de Estudiantes, donde han vivido figuras como Federico García Lorca o el Nobel de Medicina Severo Ochoa. "Ahí era todo muy lujoso", explica, "pero ambas experiencias resultaron enriquecedoras".