domingo, 10 de julio de 2011

Químicos Modernos: Katharine Blodgett, más allá del agua de fregar (con Irving Langmuir).



Las circunstancias que rodearon la concesión del primer doctorado en física a una mujer por la Universidad de Cambridge fueron excepcionales. En primer lugar la receptora era una americana del estado de Nueva York. En segundo, no fue una estudiante al uso, aquella mujer llevaba seis años trabajando en un laboratorio de una empresa como colaboradora científica de un investigador de primer nivel. En tercer lugar, esto se notó en su tesis, completamente experimental (sobre el comportamiento de los electrones en el vapor de mercurio ionizado) pero en la que sólo empleó dos años. Finalmente, de todas las posibilidades a su disposición, el gigantesco Ernest Rutherford en persona había aceptado ser su director. Pero la más excepcional de todas fue su protagonista, Katharine Burr Blodgett.

Katharine (que no Catherine o Katherine) Blodgett nació en Schenectady (Nueva York) en 1898, y su padre, que murió asesinado poco antes de nacer ella, fue jefe del departamento de patentes de General Electric (GE), donde dejó buenos amigos. La compañía se hizo cargo de la seguridad financiera de la familia. Tras la muerte del padre, la familia se mudó a Francia, donde Katharine aprendió a hablar francés con fluidez, pero volvió a los Estados Unidos para establecerse en la ciudad de Nueva York. En ésta Katharine tuvo la oportunidad de asistir al colegio Rayson, donde recibió la misma formación que los varones, algo nada común en la época. En el colegio destacó en física, química y matemáticas, haciendo gala de una creatividad a la hora de resolver problemas poco común. Su capacidad le valió una beca para el Bryn Mawr College, una institución universitaria para mujeres, en la que ingresó con 15 años.

En las vacaciones de Navidad de su último curso en Bryn Mawr, Katharine ya tenía claro que quería dedicarse a la ciencia aplicada. A través de los amigos de su padre consiguió que le permitiesen visitar los laboratorios de GE en su ciudad natal, Schenectady. Allí le presentaron la joven de dieciocho años a Irving Langmuir para explorar la posibilidad de que pudiese trabajar en el laboratorio una vez acabados sus estudios. Tras recorrer las instalaciones con Langmuir, a éste le quedaron claras dos cosas: que Katharine era un diamante en bruto y que necesitaba pulirse. La formación que estaba recibiendo en Bryn Mawr era demasiado generalista, por lo que Langmuir le recomendó que ampliase su formación científica. Cuando lo hiciese tendría un puesto en el laboratorio.

Katharine se matriculó en la Universidad de Chicago para un máster en física en el que se centró en las capacidades de adsorción del carbón en las máscaras de gas. La elección del tema no fue baladí: la I Guerra Mundial estaba haciendo un uso masivo de los gases como arma y Langmuir estaba investigando este mismo tema en los laboratorios de GE. Tras obtener su título, en 1918, con 20 años, Katharine se convertía en la primera mujer en trabajar en un laboratorio de investigación de GE, y lo hacía en calidad de ayudante de Langmuir.

En el momento de su incorporación Langmuir estaba desarrollando un método para producir películas monocapa de aceites sobre agua. Para ello estaba mejorando un equipo muy sencillo que había construido una tal Agnes Pockels en Alemania. Si bien las investigaciones de Langmuir tocaron muchos temas de química física, fueron sus trabajos en la química de superficies los que le granjearon el premio Nobel de química de 1932. Langmuir desarrolló un nuevo concepto de adsorción (la adhesión de los átomos o las moléculas a una superficie) y uno de las claves de esta idea está en su descubrimiento de que las capas de adsorbato (la sustancia que se adsorbe) son monomoleculares. La capacidad inventiva de Blodgett llevó a que las ideas de Langmuir, con los refinamientos de N.K. Adam, y el diseño preliminar de Pockels fructificaran en la creación de la balanza de Langmuir-Blodgett, que Katharine iría perfeccionando hasta darle su forma definitiva en 1935.

Tras 6 años de colaboración, Langmuir y Katharine pensaron que la ayudante estaba más que preparada para dar el paso definitivo en su carrera, conseguir un doctorado y trabajar en otro laboratorio de primer nivel. Langmuir usó sus contactos e influencias para que Ernest Rutherford conociese a Katharine. Rutherford la admitió en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en 1924, lo que se traduciría en que Katharine pasase a ser la doctora Blodgett en 1926.

Con la experiencia que Katharine había obtenido en Cambridge sobre el comportamiento de los gases ionizados, Langmuir y ella se pusieron a trabajar en más perfeccionamientos para la bombilla con filamento de wolframio, que Langmuir ya había contribuido a mejorar. Sus estudios sobre las descargas eléctricas en los gases ayudaron a crear los cimientos de la física de plasmas, el cuarto estado de la materia.

Pero Blodgett, cada vez más independiente de Langmuir, volvería a trabajar con las películas monocapa, en esta ocasión para crear películas más gruesas, monocapa a monocapa. En una de las aplicaciones prácticas de su trabajo, Katharine inventaría el cristal no reflectante en 1939 construyendo una película de 44 moléculas de espesor de estearato de bario, un tipo de jabón, sobre el cristal. A esa profundidad concreta la reflexión de la película neutraliza la reflexión del cristal, ya que las crestas y los valles de las ondas son opuestas y se cancelan unas a otras. Un refinamiento de esta técnica es la que se aplica hoy día en las lentes antirreflectantes.

Katharine también desarrolló un método sencillo y preciso para medir el espesor de una capa de película. Se dio cuenta de que las pompas de jabón tienen colores variables y descubrió que cada lugar de la pompa con un color diferente tenía un espesor diferente y comprobó que existía una correlación: un espesor de recubrimiento correspondía a un color. Hasta su invento los mejores instrumentos no podían medir más allá de la micra (milésima de milímetro). La regla de cristal que mostraba la correspondencia entre color y espesor en capas moleculares redujo este problema al de encontrar el color que se ajustaba a la muestra.

El estallido de la II Guerra Mundial hizo que el laboratorio de GE se volcase de nuevo en asuntos militares. De esta época son sus adsorbentes de gases venenosos o un método para quitar el hielo de las alas de los aviones.

Katherine registró ocho patentes durante su carrera, seis de ellas como única autora y en las otras dos como autora principal. Publicó relativamente poco, 30 artículos, pero hemos de ser conscientes de que trabajó en el laboratorio de GE toda su vida, por lo que buena parte de su trabajo fue de consumo interno. A pesar de ello colaboró de forma muy significativa en establecer la química de superficies como una rama consolidada de la química física y al lanzamiento de la física de plasmas.

Si bien nunca llegó a los niveles de Irving Langmuir en cuanto a reconocimiento público, Katharine Blodgett recibió numerosos premios durante su vida. Murió en Schenectady en 1979.

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la VI Edición del Carnaval de Química que acoge Divagaciones de una investigadora en apuros.