Ámbar de El Soplao, un vidrio modelo para la física

El ámbar ha sido apreciado por la humanidad por su color y belleza natural desde la Era Neolítica. Sin embargo, el ámbar también podría ser considerado a partir de ahora como una piedra preciosa para las investigaciones en física de vidrios y sólidos no cristalinos, en general, de mucho más desconocida y debatida que la correspondiente al estado cristalino.

En un trabajo publicado en PRL, el grupo dirigido por Miguel Ángel Ramos, del departamento de Física de la Materia Condensada de la UAM, ha estudiado muestras de ámbar de El Soplao (Cantabria) de más 110 millones de años de edad, esto es, sólidos en estado vítreo que han sufrido un extraordinario proceso de envejecimiento y estabilización termodinámica, más allá de las habituales escalas de tiempo de los laboratorios.

En concreto, y después de caracterizar apropiadamente las propiedades termodinámicas y elásticas de estos vidrios de ámbar, los investigadores midieron el calor específico de distintas muestras a temperaturas hasta por debajo de 0.1 K. La idea clave del proyecto era comparar estas y otras propiedades físicas de los vidrios vírgenes de ámbar “hiperenvejecido” con las de las mismas muestras a medida que se las iba borrando gradualmente su historia térmica a base de procesos de calentamiento, hasta llegar finalmente a un vidrio completamente rejuvenecido después de haber hecho pasar al ámbar por el estado líquido calentando por encima de su temperatura de transición vítrea Tg = 150ºC.

El principal resultado de estos experimentos ha sido demostrar que las dos características más importantes y omnipresentes de los sólidos vítreos a bajas temperaturas (la presencia de sistemas de tuneleo de dos niveles y el llamado “pico bosónico”) persisten esencialmente sin cambios en estos vidrios altamente estabilizados, al contrario de lo que generalmente se había intuido durante los últimos cuarenta años.

Las anómalas propiedades térmicas de los vidrios a bajas temperaturas también parecen fosilizadas en vidrios de ámbar estabilizados durante más de 110 millones de años. Miguel Angel Ramos. UAM.

Las anómalas propiedades térmicas de los vidrios a bajas temperaturas también parecen fosilizadas en vidrios de ámbar estabilizados durante más de 110 millones de años. Miguel Angel Ramos. UAM.

“Two-Level Systems and Boson Peak Remain Stable in 110-Million-Year-Old Amber Glass”, Tomás Pérez-Castañeda, Rafael J. Jiménez-Riobóo, and Miguel A. Ramos, Physical Review Letters 112, 165901 (2014).

Miguel Angel Ramos