Reducir el peso de los vehículos sin afectar su resistencia exige conocer cómo se comportan los metales frente al calor, las vibraciones y las tensiones del uso cotidiano. Para investigar esas propiedades, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), en Tennessee, incorporó el Thermo Scientific Spectra Ultra, un microscopio capaz de distinguir átomos individuales. El instrumento, perteneciente al Departamento de Energía de Estados Unidos, permitirá estudiar estructuras que influyen en la estabilidad y la durabilidad de los materiales.
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Imágenes y composición química a escala atómica
El dispositivo utiliza microscopía electrónica de transmisión por barrido, conocida como STEM, y combina imágenes con análisis químico de alta velocidad y herramientas de inteligencia artificial. Su resolución espacial, inferior a 0,05 nanómetros, permite examinar la organización de los átomos y recopilar simultáneamente información sobre la composición de una muestra. Allen Haynes, director del consorcio del programa Powertrain Materials Core, explicó que esos datos ayudan a entender por qué algunas aleaciones livianas conservan su resistencia durante años mientras otras comienzan a deteriorarse.
La investigación también comprende los imanes permanentes utilizados en motores eléctricos. Observar cómo se distribuyen sus minerales críticos podría orientar la búsqueda de materiales sustitutos capaces de soportar altas temperaturas. Otra aplicación prevista es el estudio de catalizadores para celdas de combustible, fabricación de productos químicos y producción de fertilizantes, con la expectativa de identificar cambios que permitan extender su vida útil.
Automatización para identificar defectos y cambios
El equipo de Oak Ridge desarrolla procedimientos automatizados de recolección y procesamiento de datos para reducir la necesidad de examinar manualmente cada muestra. Según David Cullen, investigador del Grupo de Microanálisis Aplicado y Termofísica del laboratorio, estas herramientas permitirán obtener conjuntos de datos más amplios y reconocer con mayor claridad las nanoestructuras relacionadas con el rendimiento de los materiales. El trabajo incluye enfoques de microscopía autónoma para acelerar la investigación.
Los científicos también prevén utilizar el instrumento para seguir la evolución de los materiales y detectar defectos difíciles de observar. En la industria automotriz, esa información podría orientar el diseño de metales más livianos que mantengan su seguridad y durabilidad, una condición necesaria para reducir el consumo de combustible o mejorar la autonomía. Se trata de una herramienta de investigación: su aporte será explicar los mecanismos de desgaste y guiar el desarrollo de nuevas aleaciones.
