Una inventora en la sombra

    Hace un mes, en el anterior tema propuesto por Café Hypatia, os conté una historia de luces: el trabajo que realizó Irvin Langmuir para mejorar las bombillas incandescentes y cómo por este trabajo, junto con el que realizó sobre química de superficies, recibió el premio Nobel en 1932. Sin embargo, hay una historia más oscura, por menos conocida, que tiene que ver con una científica e inventora que trabajaba codo con codo con él: Katharine Burr Blodgett (1898-1979). 

    Katharine Blodgett nació en 1898 en el estado de Nueva York, en la pequeña ciudad de Schenectady. Era hija póstuma de George Blodgett, que murió asesinado durante un robo en su casa en diciembre de 1897. George Blodgett trabajaba entonces en el departamento de patentes de General Electric, y este hecho marcó la trayectoria profesional de su hija.

    Tras la muerte del padre, la familia no quedó desamparada, y Katharine tuvo la posibilidad de tener una buena educación. Comenzó en el colegio Rayson para niñas, en Manhattan, un colegio privado que hacía gala de dar a sus alumnas una buena y sólida base en materias científicas. Al acabar sus estudios en el colegio, en 1915, realizó el examen de admisión y obtuvo la mejor beca para la escuela Bryn Mawr. Esta escuela ofrecía a las mujeres el mismo tipo de educación que se proporcionaba a los hombres, y así pudo seguir ampliando sus conocimientos científicos, destacando pronto en física, especialmente en la rama de óptica. Durante su último año en Bryn Mawr visitó la fábrica de General Electric de la mano de Irvin Langmuir, el cual había conocido a su padre, y pronto se interesó en Katharine, a la que prometió un puesto en su laboratorio si se graduaba en ciencia. Y eso hizo, al año siguiente (1917) se graduó con honores en física.

    Comenzó y completó sus estudios de Master durante la I Guerra Mundial, bajo la tutela de H.B. Lemon. El Dr. Lemon trabajaba entonces en la mejora de las máscaras antigás usadas en el frente. En esa época, se usaba un filtro de carbón activo, el cual se obtenía a partir de fibras de cáscara de coco, de castaña o de semillas de melocotón. Lemon presentó un método de activación del carbono de coco por tratamiento térmico, o carbonización, que aseguraba que todos los lotes tenían la misma capacidad de retención (adsorción) de gases. A este trabajo se unió Katharine, estudiando la adsorción de oxígeno y de nitrógeno sobre el carbón de coco. Descubrió que ambos gases no se adsorbían independientemente, sino que la adsorción previa de un gas potenciaba la adsorción del otro. Aunque es poco probable que el trabajo de Blodgett tuviera como único objetivo la aplicación en las mascaras antigás para la guerra, no se publicaron sus resultados hasta 1919, al final de la guerra, aunque ella consiguió el diploma de Master en 1918.

    Una vez graduada, volvió a General Electric, y ahí comenzó el trabajo de investigación más importante de su vida, junto con Langmuir. De hecho, aunque nunca fue siquiera nominada para los premios Nobel, colaboró con Langmuir en la investigación que lo llevó a él al premio. Participó en el desarrollo de filamentos de wolframio que fueran más duraderos, propuso la modificación de la forma física de los filamentos o incluso usó pequeños muelles para mantenerlos tensos y que duraran más. La colaboración entre ambos fue muy fructífera y se extendió durante muchos años.

    Realizando su tesis doctoral, y gracias al contacto con Langmuir, fue aceptada en el laboratorio Cavendish, de Cambridge, para trabajar junto a Ernest Rutherford. Allí desarrolló un método de medida de la distancia promedio que un electrón era capaz de atravesar en presencia de vapor de mercurio ionizado. Este era un proyecto muy interesante para General Electric, ya que afectaba al desarrollo de las lámparas de vapor de mercurio. Como resultado de todo este trabajo, consiguió ser la primera mujer en doctorarse en física en Cambridge, en 1926.

    Pero su mayor logro, y su principal invento, lo consiguió en el campo de la investigación de la química de superficies. Al poco de comenzar su trabajo en General Electric con Langmuir, éste había conseguido transferir una película de un ácido graso de 1 molécula de espesor, que se encontrara flotando en agua, desde la superficie del agua a una superficie sólida lisa (un substrato como un vidrio o un metal plano). Para ello, había que sumergir el substrato en al agua, y al sacarlo de la misma, la película quedaba adherida en la superficie del substrato. De hecho, este tipo de películas se conocen como películas de Langmuir-Blodgett, aunque sólo se reconoció con el premio Nobel la contribución de Langmuir. El siguiente vídeo muestra cómo se obtiene y cómo son las características de estas películas.

        En estos estudios llegaron a la conclusión de que las moléculas de ácidos grasos tenían dos extremos: un extremo activo que se unía la vidrio y una cola "inerte" que apuntaba hacia fuera. Blodgett continuó este trabajo no restringiéndose a una única monocapa de ácido. De hecho, modificó el protocolo de Langmuir para añadir una capa sobre otra, usando una lámina de vidrio u otras superficies sólidas (como cromo pulido), para fabricar películas cada vez más gruesas.

    Centró su trabajo en principio en el ácido esteárico (en la imagen), viendo que sus sales con cationes divalentes (como Cu(II), Ba(II), Pb(II), etc) daban mejores resultados.

    Repitiendo el proceso de incorporación de una lámina múltiples veces, pudo ver que se construían multicapas con un patrón alternado de tipo cabeza-cola/cola-cabeza/cabeza-cola..... Es decir, que las capas impares se colocaban con el extremo activo hacia el substrato, mientras que las pares se colocaban con cola inerte apuntado al substrato. Además, mientras iba añadiendo capas unas tras otras, observaba que la película cambiaba de color. De hecho, tal como refiere su sobrina, también llamada Katharine Blodgett (alias Gebbie), siempre iba acompañada de maletas llenas de aparatos con los que mostraba a los niños cómo hacer colores sumergiendo varillas de vidrio en películas de aceite muy finas que flotaban en agua.

    Con las películas multicapa realizó un trabajo titánico de estudio de la influencia de la longitud del ácido graso, el pH, la temperatura, el metal divalente, la naturaleza del substrato e incluso la velocidad de subida y bajada del substrato, para determinar la mejor combinación de parámetros. Llegó a preparar películas de hasta 3000 capas usando un estearato de bario y cobre.

    En 1938, trabajando con este tipo de películas multicapa, inventó y patentó un método para preparar lo que se llamó en la época como "vidrio invisible". De hecho, descubrió la forma de modificar las propiedades ópticas de sus sistemas multicapa de manera que conseguía vidrio no reflectante. Aunque la prensa hablaba de "vidrio invisible" ese era un término que a Katharine, como física, no le agradaba, y aprovechaba cualquier ocasión para aclarar que una cosa era ser invisible y otra ser antirreflejos. El invento causó gran expectación en su momento, no solo por el hecho de "hacer invisible" el vidrio, sino porque había sido una mujer. Llegaron a decir que iba a suponer una auténtica revolución en la fabricación de lentes, gafas, ventanas, esferas de reloj y otros productos de vidrio. Lamentablemente, debido a su naturaleza, no presentaba buenas propiedades físicas, y era fácil de eliminar, por lo que en la actualidad no se utilizan. Sin embargo, si no con la formulación original, al menos sí que actualmente algunos de los recubrimientos antirreflejos se elaboran utilizando los métodos desarrollados por Blodgett y Langmuir. 

Esta entrada se ha creado para participar en CaféHypatia con el tema #PVdíainventor

BIBLIOGRAFÍA

• The Remarkable Life and Work of Katharine Burr Blodgett (1898–1979), M. E. Schott, The Phostumous Nobel Prize in Chemistry. Volume 2. Ladies in Waiting for the Nobel Prize. Chapter 6, pp. 151-182. DOI: 10.1021/bk-2018-1311.ch006
• Films Built by Depositing Successive Monomolecular Layers on a Solid Surface, Katharine B. Blodgett. Journal of the American Chemical Society 1935 57 (6), 1007-1022. DOI:10.1021/ja01309a011
• Katharine B. Blodgett Ph.D. (1927) XIV. A method of measuring the mean free path of electrons in ionized mercury vapour, The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 4:20, 165-193, DOI: 10.1080/14786440708564322