Nobel de Química 2019 para los inventores de la batería de ion-litio

La  Real Academia de las Ciencias de Suecia ha concedido el Premio Nobel de Química de 2019 al estadounidense John B. Goodenough, al británico Stanley Whittingham y al japonés Akira Yoshino por desarrollar la batería de iones de litio.

Nobel de Química 2019

“Esta ligera, recargable y potente batería se utiliza en la actualidad en todas partes, desde los teléfonos móviles a los ordenadores portátiles y los vehículos eléctricos. También puede almacenar cantidades significativas de energía solar y eólica, haciendo posible una sociedad libre de combustibles fósiles”, menciona en un comunicado. Los tres ganadores se repartirán el premio, dotado con 825.000 euros, a partes iguales.

Las bases de la batería de iones de litio se sentaron durante la crisis del petróleo de la década de 1970, destaca la Real Academia. Stanley Whittingham, un investigador de la Universidad Estatal de Nueva York nacido en 1941, comenzó a trabajar en el desarrollo de métodos que pudieran conducir a tecnologías energéticas libres de combustibles fósiles. Sus investigaciones con materiales superconductores culminaron pronto en una batería de litio con un cátodo de disulfuro de titanio y un ánodo de litio metálico. “El resultado fue una batería que tenía un gran potencial, un poco más de dos voltios. Sin embargo, el litio metálico es reactivo y la batería era demasiado explosiva como para ser viable”, explica la institución sueca.

El problema lo tomó John Goodenough, un físico nacido en Jena (Alemania) en 1922, pero nacionalizado estadounidense. Goodenough, de la Universidad de Texas, predijo que el cátodo tendría un mayor potencial si estuviera hecho con un óxido metálico en lugar de un sulfuro metálico. Tras probar diversos materiales, en 1980 demostró que el óxido de cobalto con iones de litio intercalados producía hasta cuatro voltios. “Este fue un avance importante que conduciría a baterías mucho más potentes”, narra la Real Academia.

Introduciendo mejoras en el trabajo de Goodenough, Akira Yoshino (Suita, 1948), de la empresa japonesa Asahi Kasei, creó la primera batería de iones de litio viable comercialmente. “El resultado fue una batería ligera y resistente que podía cargarse cientos de veces antes de que su rendimiento se redujera. La ventaja de las baterías de iones de litio es que no se basan en reacciones químicas que descomponen los electrodos, sino en iones de litio que fluyen de un lado a otro entre el ánodo y el cátodo”, detalla la institución sueca. “Simplemente olfateé la dirección hacia la que se movían las tendencias. Se podría decir que tuve un buen olfato”, ha bromeado Yoshino

“Las baterías de iones de litio han revolucionado nuestras vidas desde que llegaron al mercado en 1991. Han sentado las bases de una sociedad inalámbrica, libre de combustibles fósiles, y son de gran beneficio para la humanidad”, aplaude el comunicado. El trabajo de Whittingham, Goodenough y Yoshino sirvió para cambiar el comportamiento de la humanidad, desde la manera de comunicarse a la forma de trabajar, escuchar música o transportarse.

Un año más, todos los premios Nobel de ciencias han sido para hombres. Desde 1901, solo cinco mujeres han ganado el Nobel de Química, el 2,7% de los 184 galardonados. Este año, sonaba en las quinielas la estadounidense Carolyn Bertozzi, de la Universidad de Stanford, por desarrollar técnicas para visualizar procesos en el interior de las células, una metodología conocida como química bioortogonal que ha permitido entender mejor enfermedades como el cáncer.

La apuestas de la sociedad científica internacional Sigma Xi también incluían a Jennifer Doudna, investigadora de la Universidad de California, en Berkeley, y madre de la revolucionaria técnica de edición genética CRISPR junto a la bioquímica francesa Emmanuelle Charpentier, ahora en el Instituto Max Planck en Berlín. Ambas se apoyaron en los pioneros trabajos del microbiólogo español Francis Mojica, cuyo laboratorio en la Universidad de Alicante descubrió en 2003 un sistema de tijeras moleculares que las bacterias utilizan para defenderse de los virus. Esas mismas tijeras sirven ahora para editar el genoma de cualquier ser vivo con rapidez, facilidad y de manera muy barata.

Frederick Sanger

Frederick Sanger (1918 – 2013) fue un bioquímico inglés a quien le otorgaron dos veces el Premio Nobel de Química. Sus investigaciones se centraron en las características de la insulina y la secuenciación del ADN.

Sanger estudió en la escuela Bryanston y posteriormente obtuvo el título de bachiller en Ciencias Naturales en el St. John’s College. Se inclinó a la bioquímica por la presencia de eminencias en el tema en su universidad. Obtuvo su doctorado en 1943 y luego trabajó como investigador del laboratorio de Bioquímica.

Sanger determinó la secuencia de los aminoácidos de la insulina en 1953. Al hacerlo, demostró que las proteínas tienen estructuras específicas. A través de un experimento, consiguió crear patrones característicos para las proteínas. Sanger llamo a estos patrones “huellas dactilares”. Como las huellas dactilares humanas, estos patrones se pueden emplear para identificar cada proteína. Reagrupó los pequeños fragmentos en secuencias para deducir la estructura completa de la insulina. Sanger concluyó que la proteína de la insulina tenía una secuencia precisa de aminoácidos. Este resultado le valió su primer Premio Nobel de química en 1958.

En 1975 desarrolló el innovador método de secuenciación de ADN, conocido también como método de Sanger. Dos años más tarde empleó esta técnica para secuenciar el genoma del bacteriófago F-X174, el primer organismo del que se secuenció totalmente el genoma. Realizó este trabajo manualmente, sin ayuda de ningún automatismo. Base fundamental para proyectos tan ambiciosos como el Proyecto Genoma Humano, y por este trabajo se le concedió su segundo Premio Nobel en 1980, que compartió con Walter Gilbert.

Frederick Sanger murió mientras dormía el 19 de noviembre de 2003.

Kip Thorne

Kip Stephen Thorne (1940 – ) es un físico teórico estadounidense, ganador del Premio Nobel de Física en 2017. Es conocido por sus numerosas contibuciones en el campo de la física gravitacional y la astrofísica.

Kip Thorne nació en Utah, Estados Unidos. Es hijo de dos profesores de la universidad de Utah y fue criado en un ambiente académico, por lo que dos de sus cuatro hermanos también son profesores. Thorne destacó en sus estudios desde temprana edad, llegando a convertirse en uno de los profesores más jóvenes de la historia del Instituto de Tecnología de California.

Su tesis doctoral se tituló “Geometrodynamics of Cylindrical Systems”. Se doctoró en la Universidad de Princeton en 1965. En 1991 le fue otrogada la cátedra “Profesor Feynman de Física Teórica”.

La investigación de Thorne se ha centrado principalmente en la astrofísica relativista y la física de gravitación, con énfasis en las ondas gravitatorias de los agujeros negros y la evolución estelar. Es conocido públicamente por su controvertida teoría de que los agujeros de gusano se pueden usar para viajar en el tiempo.

En junio de 2009 renunció a su cátedra Feynman (ahora es emérito) para desarrollar una carrera profesional como escritor y guionista cinematográfico. En su primer proyecto colaboró con el director Christopher Nolan, en la película Interstellar.

Thorne es considerado una de las pocas autoridades mundiales en ondas gravitatorias. En parte, su trabajo se ha ocupado de la predicción sobre ondas gravitatorias y sus ritmos temporales observables en la Tierra. Estos “ritmos” observables son de gran importancia para el experimento denominado LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory).

Ha prestado también apoyo teórico para el LIGO, incluyendo la identificación de fuentes de ondas gravitatorias en que LIGO debería centrarse, el diseño de los deflectores para el control de la luz dispersada en el haz de tubos de LIGO.

Thorne desarrolló sistemas innovadores de modulación de amplitud en cuadratura de osciladores armónicos, una técnica aplicable tanto en la detección de ondas gravitatorias como en la óptica cuántica (el Ligo utiliza en sus mediciones rayos láser). Debido a estas investigaciones, en 2017 le fue concedido, junto a Rainer Weiss y Barry C. Barish, el premio Nobel de física, «por sus contribuciones decisivas al detector LIGO y por la observación de ondas gravitatorias».

Dennis Gabor

Dennis Gabor (1900-1979) fue un innovador físico Húngaro que nació en Budapest y murió en Londres. Se le otorgó el premio Nobel de física en 1971 por la invención de los hologramas. Es principalmente conocido por esto pero también por inventar el filtro de Gabor y desarrollar investigaciones científicas respecto a la comunicación, televisión a color y a la óptica.

Su nombre de nacimiento fue Dénes Günszberg. Su familia era judía por parte de su padre y española por parte de su madre. De pequeño se inspiraba de Julio Verne y Thomas Edison. Su padre, al dirigir una compañía minera, lo motivó a aprender sobre la ingeniería y la física. A los 10 años de edad presentó su primera patente. Al cumplir los 18 fue enviado a asistir en la Primera Guerra mundial, no tardó en regresar para estudiar Ingeniería Mecánica en la Universidad de Tecnología y Tecnología de Budapest.

En 1920 emigra de Hungría a Berlín porque el gobierno Húngaro lo llamó para que realice otro servicio militar. Aparte, se encontraba en contra del nuevo gobierno. Una vez en Berlín se gradúa en Ingeniería Eléctrica y obtiene su doctorado en 1927. Inmediatamente después empieza a trabajar en el desarrollo de lámparas de alta presión. Tiene que dejar este puesto de trabajo en 1933 por la llegada de Hitler, al ser de ascendencia judía. Decidio mudarse a Inglaterra en donde su amigo Edward Allibone lo ayudó a conseguir trabajo en British Tohmson-Houston, una empresa de ingeniería eléctrica. Es ahí donde investiga rayos catódicos y tubos de descarga de gas. Durante la guerra, colaboro con los británicos en el desarrollo del radar.

Hasta 1947 realizó investigaciones en la holografía, la cual presentaría al público en ese año y le daría fama y el Nobel de física de 1971. También pudo mejorar la resolución de los microscopios electrónicos e inventar el láser, lo cual cambio para siempre la física óptica. Continuo con sus estudios en Imperial College London y realizo algunas investigaciones en Estados Unidos. Finalmente en 1979 murió por causas naturales a los 79 años.

Jack Kilby

Jack Kilby (1923 – 2005) fue un ingeniero eléctrico norteamericano. Fue parte escencial de la invención del microchip o circuito integrado. También inventó la calculadora de bolsillo y la impresora térmica.

Jack fue criado en Great Bend, Kansas. De joven fue aficionado a las radiocomunicaciones. Hizo servicio militar durante la Segunda Guerra Mundial, donde trabajó como técnico en la India. Luego volvió a Estados Unidos y atendió a la escuela gracias a una beca de veteranos.

Kilby se graduó como ingeniero eléctrico de la Universidad de Illinois en 1947. Tres años después, en la Universidad de Wisconsin, obtuvo su magíster. Se casó on Barbara Annegers en 1948 con quien tuvo 2 hijas.

Trabajó en Texas Instruments en 1958, donde fue capaz de diseñar un circuito integrado combinando elementos electrónicos previamente isolados para trabajar en conjunto en un ambiente miniatura conocido como microchip. También inventó la impresora térmica.

Utilizando su invento previo, Kilby también inventó la primera calculadora basada en circuitos integrados. En 1970 esta fue optimizada para el uso general y se convirtió en la calculadora de bolsillo.

Kilby ascendió hasta director de Texas Instruments. Se retiró en 1983 y comenzó proyectos independientes sobre investigacion en energía solar en la Universidad de Texas.

Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física en el 2000 por sus inventos innovadores que provocaron una revolución en el mundo tecnológico y computacional. Marcó el inició de los dispositivos que se han vuelto parte escencial de nuestras vidas.

El 20 de junio de 2005 perdió la batalla contra el cáncer y murió a los 81 años de edad.

Thomas Morgan

Thomas Hunt Morgan (1866 – 1945) fue un genetista estadounidense. Estudió historia natural y zoología. Su trabajo científico se centró en las macromutaciones de la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster.

Su juventud fue dura. Se graduó de la Universidad de Kentucky en 1886 y recibió el doctorado de la Universidad Johns Hopkins en 1890. Luego comenzó a trabajar en el desarrollo embrionario de la mosca de la fruta en la Universidad de Columbia, donde se interesó por el problema de la herencia.

En 1910 descubrió una mosca mutante de ojos blancos nacida entre individuos de ojos rojos. Al cruzar este macho con una hembra de ojos rojos, el progenitor presentó ojos rojos y llegó a la conclusión de que el carácter de “ojos blancos” era recesivo. De sus experimentos, concluyó que algunos caracteres se heredan ligados al sexo, que el gen responsable del carácter residía en el cromosoma X, y que probablemente otros genes también residían en cromosomas específicos.

Fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1933 por la demostración de que los cromosomas son portadores de los genes, lo que se conoce como la teoría cromosómica de Sutton y Boveri.

El legado innovador de Morgan a la genética es muy importante. Algunos de los estudiantes de Morgan en Columbia y CalTech ganaron sus propios Premios Nobel, como George Wells Beadle, Edward B. Lewis y Hermann Joseph Muller. En honor de Morgan, la Genetics Society of America concede anualmente la Medalla “Thomas Hunt Morgan” para premiar las contribuciones significativas a la ciencia de la Genética.

Morgan murió el 4 de diciembre de 1945 en Pasadena de un infarto agudo de miocardio.

John Strutt

John William Strutt (1842 – 1919) fue un físico y profesor universitario británico. Descubrió el Argón y por lo tanto, la existencia de los gases nobles.

En 1873, al morir su padre, adquiere el título de barón. Durante su infancia fue muy enfermizo. Estudió matemáticas en el Trinity College de la Universidad de Cambridge. En 1879 comenzó a trabajar como profesor de física experimental y como director del laboratorio Cavendish de física experimental.

Una de sus primeras investigaciones se describen en su obra The Theory of Sound (La Teoría del Sonido) en donde explica un nuevo procedimiento para medir las vibraciones acústicas. También contribuyó a la teoría de la radiación del cuerpo negro y explicó el color azul del cielo.

Su labor científica e innovadora más importante fue sin duda la cuidadosa determinación de las densidades de los gases atmosféricos. Mientras buscaba una explicación para la diferencia de densidades del nitrógeno en el aire descubrió, en colaboración con Sir William Ramsay, el elemento Argón en 1894.

En 1904 fue galardonado con el Premio Nobel de Física por sus investigaciones sobre la densidad de un buen número de gases así como por el descubrimiento del argón.

Falleció el 30 de junio de 1919 a los 77 años en Witham, Reino Unido.

Ernest Rutherford

Ernest Rutherford (1871 – 1937) fue un físico y químico neozelandés. Descubrió, entre otras cosas, que la radiactividad desintegraba los elementos. Por este descubrimiento le otorgaron el Premio Nobel de Química en 1908.

Su padre fue granjero y mecánico y su madre, maestra. Rutherford destacó por su habilidad aritmética. Terminó la escuela como primer lugar de todas las asignaturas. Por este mérito ingresó al Canterbury College. Durante su estancia en la universidad descubrió que el hierro podía magnetizarse por medio de altas frecuencias. Luego de licenciarse, obtuvo una beca en Nueva Zelanda para estudiar matemáticas.

Se dedicó al estudio de las partículas radiactivas y logró clasificarlas en alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Al estudiar el elemento torio llega en 1902 a la conclusión de que las emanaciones de torio son efectivamente átomos radiactivos, pero sin ser torio, y que la radiactividad viene acompañada de una desintegración de los elementos.

Este descubrimiento provocó un gran revuelo entre los químicos, muy convencidos del principio de indestructibilidad de la materia. Una gran parte de la ciencia de la época se basaba en este concepto. Por ello, este descubrimiento innovador representa una auténtica revolución.

También se le debe un modelo atómico, con el que probó la existencia del núcleo atómico, en el que se reúne toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo.

Rutherford era un hombre muy robusto y entró en el hospital en 1937 para una operación menor, tras haberse herido podando unos árboles de su propiedad. A su regreso a su casa, parecía recuperarse sin problemas, pero su estado se agravó repentinamente. Murió el 19 de octubre de 1937 a los 66 años y se le enterró en la abadía de Westminster, junto a Isaac Newton y Kelvin.

Max Planck

Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858 – 1947) fue un físico y matemático alemán fundador de la teoría cuántica y Premio Nobel de Física en 1918.

La familia de Planck fue, desde sus bisabuelos, muy culta. Pasó su infancia junto a compañeros de escuela de las familias más conocidas de Múnich. Se graduó a los 16 años con la idea de profundizar en la física para comprender los fundamentos de esta materia. Terminó graduándose en la Facultad de Física de la Universidad de Múnich. Se graduó de su doctorado con una tesis llamada “Sobre el segundo principio de la termodinámica” a los 21 años. Luego, en 1892 se volvió catedrático de física teórica.

Desde 1905 hasta 1905 fue la cabeza de la Sociedad Alemana de física. En 1913 se puso a la cabeza de la universidad de Berlín y 5 años después obtuvo el Premio Nobel de Física por la creación de la Mecánica Cuántica.

Logró deducir que el “cuerpo negro” absorbe la energía electromagnética en cantidades indivisibles elementales, a las que dio el nombre de quanta (cuantos). El valor de dichos cuantos debía ser igual a la frecuencia de las ondas multiplicada por una constante universal, la llamada constante de Planck. Este descubrimiento le permitió, además, deducir los valores de constantes como la de Boltzmann y el número de Avogadro.

Ocupado en el estudio de la radiación del cuerpo negro, trató de describir todas sus características termodinámicas, e hizo intervenir, además de la energía, la entropía. Conforme a la opinión de Boltzmann de que no lograría obtener una solución satisfactoria para el equilibrio entre la materia y la radiación si no suponía una discontinuidad en los procesos de absorción y emisión, logró proponer la “fórmula de Planck”, que representa con exactitud la distribución espectral de la energía para la radiación del llamado cuerpo negro.

La innovadora hipótesis cuántica de Planck supuso una revolución en la física del siglo XX, e influyó tanto en Albert Einstein (efecto fotoeléctrico) como en Niels Bohr (modelo de átomo de Bohr).

Su vida privada estuvo presidida por la desgracia: contrajo nupcias en dos ocasiones, sus cuatro hijos murieron en circunstancias trágicas y su casa quedó arrasada en 1944 durante un bombardeo; recogido por las tropas estadounidenses, fue trasladado a Gotinga, donde residió hasta su muerte en 1947.

Enrico Fermi

Enrico Fermi (1901-1954) fue un innovador físico italiano conocido por crear el primer reactor nuclear y realizar investigaciones importantes de física cuántica. Es por esto que recibió el Premio Nobel de Física en 1938 y la Medalla Max Planck en 1954. Es conocido como el padre de la energía nuclear.

Nació en Roma el 29 de septiembre. A los 14 despertó un interés por la física en el joven Fermi después de leer “Elementorum physicae mathematicae” el cual estaba escrito en latín. Destacaba en los aspectos académicos al ser dotado de una excelente memoria, gran capacidad de síntesis y una facilidad para resolver problemas de física teórica. Compartía su pasión por la física y matemática con su hermano mayor Giulio Fermi, el cual murió debido a problemas de salud. Este evento traumático aumentó la dedicación de Enrico por los estudios para distraerlo de sus penas.

Fermi obtuvo su doctorado en la Scuola Normale Superiore de Pisa en 1922. Fue nombrado profesor de la Universidad de Roma “La Sapienza” en 1927 y en 1930 enseño en la Universidad de Michigan como profesor invitado.

Demostró que existían nuevos elementos radiactivos que se producían tras irradiación con neutrones. Aparte realizo descubrimientos fundamentales respecto a cómo los neutrones lentos causan reacciones nucleares. Es responsable de la transmutación de átomos de uranio en átomos de neptunio (el cual no ocurre naturalmente) al bombardearlo con neutrones.

Después de ganar el nobel por esos últimos trabajos, tuvo que huir de Italia por las normas antisemitas dado que afectaban a su esposa judía Laura y a varios de sus ayudantes en investigaciones. En Estados Unidos participo en la creación de la bomba atómica en el Proyecto Manhattan y fue responsable de realizar la primera reacción en cadena controlada de fisión nuclear.

Enrico Fermi murió de cáncer de estómago en Chicago a los 53 años en 1954.