La Ciencia de los Materiales definirá el próximo siglo de la historia humana y promete revolucionar todos los aspectos de nuestras vidas. Esta documental nos lleva a un viaje donde conoceremos a los pioneros de la Ciencia de los Materiales y veremos los descubrimientos extraordinarios que están transformando el mundo que nos rodea además de los procesos, las innovaciones y las personas detrás de los materiales que cambiarán el mundo en el que vivimos y a nosotros mismos.
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AprendizajeTranscripción
00:00Si damos un paseo por cualquier ciudad moderna, viajaremos a través de la historia de los
00:09materiales. Desde la piedra y la madera, a los relucientes vidrio y acero, estos son
00:22los peldaños de nuestra propia historia humana. En la actualidad, los materiales están en
00:34la antesala de una revolución en la que cualquier cosa parece posible. Miembros biónicos que
00:46pueden sentir. Zapatos que se reparan a sí mismos. Metales que se doblan solos. Pueden
01:02ser muy desconcertantes. Es como un mundo mágico. O totalmente maravillosos. Se desarrolló
01:11para atrapar polvo de estrellas, así que es como un poema. ¿Hay algo más poético
01:15para atrapar polvo de estrellas? Y ahora, trabajando con los componentes esenciales
01:21de la materia, los científicos están desdibujando las líneas que separan a los vivos de los
01:26no vivos. Se están haciendo estructuras que la naturaleza no crea. Y transformando
01:41nuestro mundo. El mundo natural es donde comenzó nuestra relación con los materiales. Con
01:52la piedra, el hierro y la madera lo hicimos todo, desde herramientas a instrumentos musicales.
02:01Gareth Ballard es un luthier, un artesano que fabrica o repara instrumentos musicales
02:06de cuerda, pero él se especializa en el instrumento definitivo de la artesanía musical, el violín.
02:18El violín es un instrumento increíble. Una de sus características es que suena muy
02:23parecido a la voz humana. Puedes hacerlo gritar o puedes sacarle una bonita nota de profundo
02:31poder. Si eres un buen concertista, claro está. Gareth es un artesano tradicional,
02:38pero acepta las nuevas tecnologías. Ahora se enfrenta a un nuevo desafío que le llevará
02:45hasta las fronteras de la ciencia moderna. Lo que quiero es hacer un violín usando materiales
02:52nuevos y tecnología. El material que utilizará es polímero termoplástico. Y la tecnología
03:01es la impresora 3D. ¿Podrá Gareth producir un violín que suene a la perfección con un
03:07material que no puede estar más lejos de la madera natural? Intentar captar el tono,
03:16que es lo que enamora a la gente, será muy difícil. Aún será más difícil porque
03:24el violín se tocará dentro de cuatro semanas ante un público en directo. Una páliser
03:37ha tocado en algunos de los mejores escenarios del mundo. Su música abarca desde la clásica
03:42y la folk a la gitana. Hola, pasa, encantada. Es un placer. Cuando tienes un violín muy
03:58bueno, no solo toca lo que tienes en la cabeza, también te aporta inspiración. Te da algo,
04:07por lo que lo más importante es la relación entre el instrumento y tú. ¿Pero confiará
04:13una en el loco plan de Gareth? ¿Una que te parece si pruebas el violín impreso en 3D
04:19cuando esté acabado? Sí, me encantaría. ¿Crees que serás difícil de complacer como
04:23violinista? Sí, lo seré. Estupendo. ¿Pero podrá Gareth entregar un violín lo bastante
04:31bueno para que una lo toque? Su reputación está en juego. No importa cuáles sean las
04:38limitaciones del instrumento, el resultado recaerá sobre mí. Son nuestros sentidos
04:49los que nos conectan con los materiales y nos convierten en seres humanos. En los remotos
04:54paisajes del norte de Suecia, un hombre está cruzando los límites entre ser humano y máquina.
05:01Se le ha llamado el primer cíborg de Europa. En 2013, diez años después de que le amputaran
05:08su brazo derecho canceroso, Magnus Niska accedió a probar una mano artificial revolucionaria
05:14que estaría controlada por su propia mente. El brazo es asombroso. Lo utilizo para hacerlo
05:22todo. Con materiales avanzados que se fusionan con el tejido humano, la ciencia ficción
05:30del hombre biónico se está convirtiendo en un hecho científico. Magnus vive con su
05:45mujer y su joven familia en la pequeña ciudad sueca de Aparanda. Tras tener problemas con
05:51una prótesis convencional, accedió a probar una que sería insertada directamente en el
05:56hueso y conectada con su sistema nervioso. Esto transformó su vida. Con su mano protésica,
06:05Magnus controla los movimientos enviando señales desde su cerebro. Si quiere coger una pieza
06:10de un puzzle, la mano responde. Con este brazo puedo trabajar con casi todo. No lo siento
06:20como una máquina. Es como mi propio brazo. En la vida familiar no me siento discapacitado.
06:39¿Y cómo funciona este brazo protésico? Los científicos están aprendiendo a interpretar
06:46las señales del cerebro. Los electrodos implantados en el brazo de Magnus transmiten
06:51señales desde su cerebro a la mano, de hombre a máquina. A 80 kilómetros de distancia,
07:04en Gothenburg, Max Ortiz Catalán es el cerebro detrás de la tecnología. Tenemos el electrodo
07:10tipo abrazadera, que es para el nervio, y este también tiene en su interior muchos
07:15contactos diferentes de platino e iridio, colocados de un modo especial para una alta
07:19relación de señal-ruido. Los electrodos implantados, a diferencia de los electrodos
07:27normales en la piel, viven de manera permanente en el interior del cuerpo humano y se conectarán
07:32directamente con los tejidos nerviosos de Magnus. Se abren y se colocan en la parte
07:37exterior del nervio y luego se deja que se enrollen alrededor. La fiabilidad de estos
07:42electrodos, de todo el sistema en realidad, es muy importante porque estos no son juguetes.
07:48La gente usa estos dispositivos para realizar las actividades de su vida diaria y esa es
07:53la razón por la que hacemos esto. Queremos que el control sea más intuitivo. Pero aún
08:04falta algo. El sentido del tacto. ¿Y si las señales pudieran ir en los dos sentidos
08:13y el cerebro pudiera interpretar lo que toca la mano artificial? La investigadora, Loredana
08:24Solo, cree que eso es posible. El mayor desafío es ser capaces de implantar una mano portésica
08:31al amputado y oírle decir algo como, siento que esta es mi mano. Hace 12 años, Dennis
08:42Sorenson perdió la mano izquierda en un accidente con fuegos artificiales. En el año 2013,
08:49se ofreció voluntario para tomar parte en el experimento pionero Lifehand II. Para mí
08:55es una especie de deber. Pensé que era muy emocionante y que me gustaría mucho formar
09:04parte de este enorme proyecto. Dennis viajó desde su hogar en Dinamarca hasta Roma. Profesor,
09:11encantado. Gracias. Donde se sometió a una durísima operación de siete horas. Le implantaron
09:17cuatro electrodos en los nervios que conectaban con su mano vía una interfaz de ordenador.
09:23Lo que ocurrió a continuación fue algo extraordinario. Blando. Duro. Sorprendentemente,
09:36Dennis sentía sensaciones en su mano artificial. Pusieron un objeto redondo en la Lifehand
09:43y yo lo apreté. Y de inmediato supe que era redondo. Después de 10 años en los que no
09:52había tenido ningún tipo de sensación de forma y de repente era capaz de volver
10:00a sentir con la mano perdida. Fue algo increíble y algo que no olvidaré nunca en toda mi vida.
10:10Fue un momento muy especial. El experimento Lifehand II restableció sensaciones que Dennis
10:18pensaba que había perdido para siempre. Pero por desgracia para él, el experimento
10:22fue autorizado solo durante 30 días. Los nuevos materiales, no importa lo increíbles
10:28que sean, tienen que ser seguros. Los electrodos fueron probados antes y autorizados solo durante
10:37este periodo. Para extender ese periodo se requiere una prueba de seguridad. Tuvieron
10:46que quitarle los electrodos y una vez más perdió el sentido del tacto en el brazo.
10:54Supe desde el principio que tendrían que quitarmelos otra vez. Y sí, fue algo increíble.
11:01Y sentí orgullo y también humildad por ser uno de los seleccionados para el proyecto.
11:12Elena y su equipo continúan su meticuloso trabajo. Pero fusionar al hombre y la máquina
11:18trae consigo nuevas responsabilidades. ¿Está la sociedad preparada para repensar qué significa
11:25ser un ser humano? Nuestro sentido del tacto puede ser clave ante
11:41el mundo, a veces desconcertante, de los nuevos materiales. Zoe Laughlin, directora
11:48de la Biblioteca de Materiales en la Universidad Colegio de Londres, es artista además de científica
11:54y su amor por los materiales tiene que ver con la sensualidad y la diversión. Tienes
12:00que tocar los materiales para entenderlos de verdad. Y uno de mis favoritos es este.
12:07Pesa bastante. Y parece que no pesa. Es blando y suave, muy delicado. Cada uno de estos filamentos
12:18individuales tiene una décima parte del tamaño de un cabello humano. Y es increíble porque
12:24es acero cien por cien. Pero es súper, súper suave. Es un poco como el gato de mis padres.
12:32Es como un ovillo de acero hermoso y elegante. Precioso. Zoe también valora los materiales
12:42porque conectan el pasado con el futuro. Entre la piel sintética, la mezcolanza espacial,
12:52y los colores y calcetines, Zoe siente debilidad por los cómicos y los cambiaformas del mundo
12:56de los materiales. Este trozo de alambre tan sencillo en realidad es extraordinario. Dicen
13:03muchas cosas de la estructura cristalina de los metales, pero también de la relación
13:07entre los materiales y los objetos. Lo pongo ahí y cojo este soplete. Se necesita un poco
13:12de calor para activarlo. Lo enciendo y se transforma en un clip para papeles. Y lo que
13:25ocurre es que la estructura cristalina del metal se está realineando y los cristales
13:29están volviendo al lugar donde estaban cuando nacieron. Esta memoria, la memoria del metal,
13:35es la memoria de los cristales y se realinean para formar un clip. Para Zoe, los materiales
13:43podrían ser mágicos, pero sabe muy bien que esto no es magia. Sus efectos especiales
13:49se cifran en las ciencias exactas. Es muy difícil elegir un favorito entre los miles
13:54de materiales que tenemos, pero si tengo que hacerlo, siempre vuelvo al aerogel. Esto nos
13:59lo donó el laboratorio de propulsión a chorro de la NASA y en la época en la que lo hicieron
14:04era el material sólido más ligero del mundo. Nada era más ligero que esto. Y es azul por
14:11la misma razón que el cielo es azul. Se trata de cómo se dispersa la luz a través
14:15de esto, no cómo absorbe y refleja ciertas longitudes de ondas. Es casi como cielo sólido
14:21y se desarrolló para atrapar polvo de estrellas, así que es como un poema. Capturar la luz
14:35y la energía del sol ha sido el santo grial de los científicos durante siglos. En el
14:41campo de la energía solar moderna, el profesor Michael Gretzel es un pionero reconocido.
14:48Pero no siempre fue así. Durante 30 años, sus colegas pensaron que estaba loco. Tuve
14:57unos inicios difíciles y también una carrera difícil, sobre todo al comienzo, porque la
15:02gente era escéptica e íbamos contra la opinión predominante. Cuando el profesor
15:12Gretzel empezó, la tecnología solar estaba basada en paneles de silicona, pero él tenía
15:18otras ideas. Para él, la respuesta estaba en los colores del mundo natural. Siempre
15:26me sentí muy feliz, rodeado de árboles verdes en mi huerto. Me encanta la naturaleza
15:32y el sistema natural me inspiró. La naturaleza tiene su propia manera de convertir la luz
15:41del sol en energía a través del proceso de la fotosíntesis. Gretzel empezó a investigar
15:46la forma de imitar el proceso para crear una fuente de energía sostenible. Me apasionaba
15:53encontrar sistemas que utilizaran combustibles a partir de la luz, electricidad a partir
15:58de la luz, no imitando el sistema de la fotosíntesis, sino las pautas más importantes de los sistemas
16:04de la fotosíntesis. Su trabajo pionero estaba basado en un principio sencillo. El pigmento
16:12que da el color a cada planta es también la sustancia química que convierte la luz
16:16del sol en energía durante la fotosíntesis. Basándose en estos pigmentos de colores,
16:23Gretzel creó sus propios tintes. En la actualidad, ayudan a crear las celdas solares sensibilizadas
16:29por colorante y funciona de este modo. Se sumerge un trozo de vidrio conductor cubierto
16:38de dióxido de titanio en un puré de frambuesas. El pigmento rosa resultante será un gran
16:44ánodo. Para crear el cátodo, sencillamente se garabatea una capa de grafito a través
16:51de un segundo trozo de vidrio. Se añaden un par de gotas de yodo para completar el
16:58circuito. Se expone a la luz para representar al sol. Excitados por la luz del sol, los
17:10electrones fluyen como una corriente eléctrica. Y ahí lo tienen. Un ventilador accionado
17:16por una celda solar de zumo de frambuesas. Por todas nuestras ciudades, Gretzel vio millones
17:28de metros de cristal alzándose hacia el cielo. Si todo ese vidrio se cubría con las celdas
17:35transparentes de Gretzel, podrían ayudar a generar energía en esos edificios. Pero
17:41a principios de los años 90, la eficacia de sus celdas solares era escasa y nadie estaba
17:46dispuesto a apoyarle. Nuestra financiación se agotó. Ya nadie creía en ello. Pero yo
17:53estaba convencido. Y a veces, un científico tiene que ser insistente en sus planteamientos.
18:03Pero en 1994 ocurrió algo que dio la vuelta a la vida y al trabajo de Gretzel. Es cuando
18:11entró Toby. Soy Toby Meyer y ahora soy director general de Solaronix. Antes de eso estaba
18:23haciendo el doctorado en el laboratorio del profesor Gretzel. Hola, profesor. Trabajando
18:30codo a codo con Toby, Gretzel se enfrentó al desafío de mejorar el rendimiento de las
18:35celdas solares. Y todavía tuvieron que hacer frente al escepticismo que a menudo acompaña
18:41las promesas de materiales nuevos. Al principio había un escepticismo absoluto de que esta
18:47celda solar sería útil alguna vez. Luego la gente tenía expectativas de que ahora
18:51esta nueva tecnología saldría rápidamente, de una manera muy elegante y dinámica. Esto
18:56formaba parte del malentendido. Para ganarse a la gente, los socios mejoraron la eficacia
19:03de los tintes sintéticos, lo que les permitió entregar productos reales. Lo que vemos aquí
19:13es una mesa que tiene incorporadas celdas solares tintadas y que carga un móvil o cualquier
19:19dispositivo electrónico. Es simple, lo hace absorbiendo la luz del día y así, cuando
19:25lo necesites, puedes cargar tu móvil gratis con la mesa. El trabajo de Gretzel comenzó
19:37hace 40 años con una idea sencilla y mucha ambición en su soleado huerto. Hoy en día,
19:49las ventanas tintadas en el centro de convenciones suizo, cubierto por una fina película de
19:54celdas de Gretzel, son una celebración de su visión y de su determinación. Y si
20:01su eficiencia puede mejorarse, como ellos esperan, quizá un día ayudarán a generar
20:05la energía de ciudades enteras. Tal vez falte mucho para esto, pero Gretzel seguirá luchando.
20:16Y ya sabemos que para un científico aprender es como el opio. Sí, es nuestro opio, comprender
20:21y aprender. No debería acabar nunca. Muchísimas gracias, de verdad. Para el fabricante tradicional
20:37de violines, Gareth Ballard, su arte es un proceso constante de aprendizaje. Aprendes
20:43de cada instrumento que fabricas, así que es un proceso de desarrollo constante para
20:47cada fabricante. Pero al fabricar un violín en una impresora 3D, Gareth está en una curva
20:54de aprendizaje totalmente nueva. Hoy ha venido a la Universidad de Warwick, un centro líder
21:03en la fabricación 3D. Va a tomar la decisión más importante de todo el proceso, el material
21:10que utilizará. Puedes usar una serie de materiales distintos, desde polímeros a metales plásticos
21:19y sobre todo cerámicas. El profesor Greg Gibbons es un científico experto en materiales
21:24y en impresoras 3D. Tal como yo lo veo, Greg, el sonido del violín lo define su forma,
21:32su diseño y el material utilizado. ¿Estamos cerca de conseguir todas esas cosas? La forma
21:37no es problema. El escáner es exacto y la construcción también. Al imitar los materiales,
21:43el verdadero desafío va a ser conseguir que suene igual acústicamente. Sí, creo que
21:48es un desafío muy grande. Gareth está cerca de decidirse por un material, pero necesita
22:02una segunda opinión. Su amigo, Filippo Protani, es un fabricante de violines como él. Estas
22:08tres son muestras del plástico con el que pueden imprimir. Muy bien. ¿Con cuál de
22:14ellas preferirías tú imprimir un violín? De acuerdo, déjame tocarlas. No estoy seguro.
22:26Este es muy pesado. Suena horrible. Está como muerto. Está muerto. Aunque este tiene
22:38un buen timbre. Un timbre largo. Entre estos dos, yo probablemente elegiría este. A mí
22:49me parece más rígido. Aunque Filippo elige el mismo polímero ABS, Gareth aún está
22:56lleno de dudas. No creo que vaya a ser lo bastante rígido. Solo espero que no se deforme.
23:08Para comenzar el proceso, Gareth hace escanear el violín. Con más de 3.000 imágenes individuales,
23:17ahora tienen el modelo por ordenador con el que trabajarán. Y ha llegado el momento
23:23de descubrir el diseño por ordenador en la gran pantalla. Esto es el grano real. Este
23:29es el grano de la madera, ¿no? Sí, lo es. Así es. Si tuvieras un Estradivarius, ¿serías
23:34capaz de recrear un material que se comportara un poco como el suyo? Necesitaríamos hacer
23:40muchas pruebas físicas de materiales y muchos procesos de desarrollo físico para llegar
23:44ahí. Y con el tiempo que tenemos, no hay posibilidades de hacer eso. Mark, ¿qué crees
23:50que seremos capaces de lograr para la próxima semana? Nos has planteado un verdadero desafío
23:55en el tiempo disponible y, desde luego, lo haremos. Ahora mismo, la probabilidad de fabricar
24:01un violín de plástico que suene bien no parece prometedora. Para Gareth, el sonido de un
24:07violín depende de la madera con la que esté fabricado. Y para él, siempre es la picea.
24:14La madera juega un papel muy importante en la construcción de un violín y esta madera
24:17es tan importante porque tiene muchos tubos largos en su interior que la hacen muy resonante.
24:25Los huecos tubulares de la picea dan a cada uno de los violines de Gareth su fuerza y
24:29flexibilidad. Es mucho más rígida en su longitud que a través del grano. Para mí
24:35esa es una característica muy importante porque hace que toda la placa superior vibre
24:40de una manera muy particular, lo que dará matices a ciertas armonías y resonancias.
24:45En realidad, es eso lo que compone el carácter de un sonido. ¿El polímero ABS parecería
24:54más viable si tuviera una estructura interna similar a la de la picea? En esta fase el
24:59diseño por ordenador aún puede cambiarse, por lo que Gareth envía un correo electrónico
25:04a Greg en Warwick. Lo que sugerí fue introducir tubos en la estructura. Pueden verlos aquí.
25:10Si imaginamos colocar muchas fajitas juntas en una superficie plana, sería mucho más
25:15rígida en su longitud de lo que lo sería transversalmente. Esta idea no es necesariamente
25:21para hacer que resuene mejor, sino para hacerlo resonar como un verdadero violín de madera.
25:27Gareth averiguará si su plan ha funcionado dentro de una semana cuando se toque el violín
25:32ante un público en directo. Mientras que la ciencia parece estar resolviendo nuestros
25:43problemas, también los crea. Al expandirse las poblaciones, aumenta la presión sobre
25:49los recursos naturales amenazando el estilo de vida tradicional de muchas comunidades.
25:58Bienvenidos a Creta. Aquí los veranos se están haciendo más largos, más calurosos
26:03y secos. Excelente para la floreciente industria del turismo, no tanto para los agricultores
26:09como Nikos Epitropakis. Está preocupado porque los recursos de agua dulce están empezando
26:14a agotarse. Todas las regiones se enfrentarán al problema de la escasez de agua porque las
26:19necesidades están aumentando. En el fondo, este es el problema al que se enfrentará
26:24la siguiente generación. En la década de los 70, cuando la isla se enfrentaba a una
26:33escasez de agua catastrófica, la agricultura estaba en un agudo declive. Para resolver
26:39el problema, el gobierno perforó pozos profundos para alcanzar las corrientes subterráneas
26:43de agua dulce. Parte del agua que Nikos sacó de esos pozos hoy puede reciclarse. Pero no
26:56es suficiente a largo plazo. ¿Qué pasará cuando esas corrientes se sequen? El problema
27:05al que se enfrenta nuestra región es que no hay un plan B para mantener las tierras
27:10productivas. Es frustrante que haya agua alrededor de toda la isla, pero un cubo lleno
27:22de agua salada podría matar el cultivo más resistente. Pero, ¿y si hubiera una manera
27:28de desalinizarla, de filtrar esa sal? El mar está aquí al lado y es una fuente infinita
27:35de agua. Si se pudiera desalinizarla a un coste bajo y con ahorro energético, resolvería
27:41cualquier problema de escasez de agua en el futuro. Para encontrar una posible solución,
27:49nos vamos al norte. Dinamarca, un país que no tiene escasez de agua. En Copenhague, los
28:05investigadores Sylvie Brachfeld y su jefe, Klaus Nilsen, están desarrollando un nuevo
28:10material revolucionario que podría aumentar nuestros suministros de agua dulce. Su inspiración
28:17estaba justo bajo su nariz. Sus cuerpos. Toda la idea surgió en el contexto del biomimetismo,
28:26que en esencia significa que usas principios de la naturaleza y los aplicas en el ámbito
28:32ambiental. Todos estamos formados por trillones de células y cada célula tiene canales minúsculos
28:39que permiten que el agua entre y salga de la célula. Estos canales están hechos de
28:45proteínas llamadas aquaporinas. Los canales de aquaporinas han sido diseñados por la
28:52naturaleza durante miles de millones de años para filtrar moléculas de agua y solo de
28:57agua. Por eso son esenciales para la vida. Lo hacen por el proceso natural de ósmosis,
29:05transportando el agua a través de los canales de aquaporinas hacia la solución más concentrada
29:09en el interior de la célula, pero dejando atrás los iones de sal. ¿Pero cómo ha usado
29:17el equipo esta presión osmótica natural para filtrar el agua al margen del cuerpo
29:22humano? Y es increíble que hayan desarrollado un material nuevo que imita las paredes de
29:28la célula. Hemos desarrollado la tecnología para imprimir las aquaporinas integradas en
29:35una capa de poliamida incorporada a una membrana de soporte. Ahora mismo estamos produciendo
29:41unos mil metros por semana. Integradas en la superficie del material, las aquaporinas
29:47solo permiten pasar las moléculas de agua. Todo lo demás, incluida la sal, es filtrado.
29:54Pero ¿cómo mejora este material los sistemas de filtros existentes? Una gran planta de
30:06filtrado de agua funciona con el mismo principio que el émbolo de la cafetera. Es un esfuerzo
30:14para Sylvie hacer pasar incluso esta pequeña cantidad de café a través del filtro. Ahora
30:19imaginen eso aumentado millones de veces. Hace falta mucha energía para hacer pasar
30:24el agua a través de los filtros. Además, las membranas se ensucian muy pronto. Los
30:29filtros se bloquean. Hay que limpiarlos con productos químicos. Todo es muy caro. Y afecta
30:35gravemente al medio ambiente. Pero el nuevo sistema de aquaporinas necesita poca energía
30:41y es de bajo coste. Ahora Sylvie quiere probarlo en el mundo real. Si las aquaporinas pueden
30:57filtrar la sal del agua de mar, el futuro de Nikos podría ser muy diferente. Hola. Soy
31:06Sylvie. Nikos. Sylvie quiere enseñarle con una sencilla demostración que las aquaporinas
31:13podrían utilizarse para regar sus cultivos. Primero, la materia prima, el agua de mar.
31:29Lo que tenemos que hacer es esperar. A un lado, el agua de mar. Al otro, un líquido
31:35fertilizante más concentrado. A través del proceso de ósmosis, el agua se transportará
31:41de manera natural, como lo hace en la célula humana, hacia la solución más concentrada.
31:47En este caso, el fertilizante. Si colocamos el material de aquaporinas entre las dos soluciones,
31:58las moléculas de agua, y solo las moléculas de agua, lo atravesarán para diluir el fertilizante.
32:03Desde luego, hay más agua. Está más diluida. Agua de mar, ahora lo bastante pura para regar
32:22los cultivos de Nikos. Pero las aquaporinas no solo funcionan con el agua de mar. Pueden
32:29utilizarse para filtrar contaminantes y polución. Hay muchas personas en el mundo que tienen
32:34escasez de agua, pero no tienen energía para obtenerla. Por eso, el potencial de esta tecnología
32:40es enorme. Las nuevas tecnologías de bajo consumo, como
32:58las aquaporinas, se volverán incluso más importantes para las comunidades vulnerables
33:03ante la amenaza de la escasez de agua. Les proporcionará una posibilidad real de un
33:28Los científicos que están intentando desarrollar nuevos materiales sostenibles para la industria
33:32de la moda también imitan a la naturaleza. Los brillantes colores del mundo natural han
33:44inspirado el desarrollo de un material singular. Y la diseñadora de moda, Amy Winters, ya
33:50lo está utilizando. Este color está inspirado en la naturaleza. Se encuentra en las alas
33:57de las mariposas morfo y los escarabajos y también en los peces. El material se adapta
34:01a la forma del cuerpo y, dependiendo de cómo te muevas, los materiales empiezan a tener
34:05un color totalmente distinto. Durante siglos, los tejidos se han teñido con pigmentos químicos,
34:14algunos de ellos muy tóxicos. Pero este extraordinario material genera su propio color de su propia
34:20estructura. Se llama polímero ópalo y fue inspirado por una gema. Este es un ópalo
34:28que procede de una mina en Australia. Tiene un color iridescente. Pueden ver cómo cambia
34:33su coloración. Esto siempre ha sido interesante para la gente de la industria y de la moda.
34:39Es caro y escaso. Por eso no hemos podido hacer cosas como esta hasta ahora. Lo que
34:43nos interesa hacer son materiales que tengan estas mismas propiedades. Al estudiar otro
34:51laboratorio, el profesor Jeremy Baumberg observó filas de esferas de cristal distribuidas
34:56de manera uniforme. Comprendió que la disposición de estas esferas de cristal era el origen
35:02del cambio de colores del ópalo. ¿Qué es un ópalo? Imaginemos que cogemos un montón
35:12de naranjas y tratamos de amontonarlas todas juntas. Solo que no son naranjas, son un millón
35:18de veces más pequeños. Son esferas de cristal diminutas. Y lo único que tenemos que hacer
35:23es apilarlas en una secuencia perfecta. Hacer eso con las naranjas no es muy difícil. Las
35:28coloco en filas de este modo. La forma en que funciona el ópalo para producir estos
35:32increíbles efectos de color es debido a la regularidad del apilamiento. Cada una de estas
35:39esferas es más o menos la mitad de la longitud de onda de un color de la luz en particular.
35:44Y si es transparente, la luz se refleja y luego vuelve a reflejarse en la parte de
35:48atrás, pero también se refleja en la parte de arriba, por lo que tenemos todas estas
35:52ondas de luz que van sumando entre sí. Jeremy sabía que las esferas de cristal microscópicas
35:59serían imposibles de manipular con precisión, por lo que fabricó sus propias esferas de
36:04plástico. Cogemos bolsas de plástico que son completamente transparentes y las cortamos.
36:11Y luego aplicamos un proceso en el que las extruimos. Y cuando están ordenadas como
36:15esta, empiezan a tener color. Para hacerlo, mete a presión una masa de esferas de plástico
36:23en una cinta. Esta es la cinta que hemos producido con el extrusor. Y ahora es una masa de nanopartículas
36:31sin ninguna distribución en particular. Lo primero que tenemos que hacer es fabricar
36:35una película. Con esto puedo mostrarles lo que hacemos. Estas son las esferas que
36:40están desordenadas. Pero si las muevo, lo que ocurre es que empiezan a formar un entramado
36:47muy bonito, como el de las naranjas en el puesto. Si las movemos de manera adecuada,
36:52conseguimos un orden perfecto, y entonces tenemos unos preciosos colores verde o rojo
36:57por la luz que se dispersa a través de la estructura. Mientras calienta y aplana la
37:05cinta, las partículas microscópicas se comprimen en una posición ordenada y entretejida.
37:12El juego de la luz a través de las esferas produce el color estructural. Y podemos doblarla
37:18una cantidad de veces hacia adelante y hacia atrás, y lo que obtenemos es una película
37:21que tiene este aspecto. Ven que ya es mucho más verde, y eso es debido a que todas las
37:27esferas están encajando en la posición adecuada, y eso es lo que hace el polímero ópalo.
37:34El color del polímero ópalo depende del espacio que haya entre las esferas. Si lo
37:38extiendes, cambia de color, porque el espacio entre las esferas cambia. Así que es algo
37:42que la industria de la moda nunca ha tenido, y cada vez que se lo enseñamos a las personas
37:46que fabrican ropa, están desesperados por conseguirlo. Lo que yo encuentro particularmente
37:53fascinante en este tipo de material no solo es el cambio de color. Es decir, es genial
37:58que cambie el color, pero el hecho de que sea tan flexible y el potencial que ofrece
38:03para el futuro, las ideas de diseño que puedes incorporar en este tipo de material
38:07son infinitas. Está más cerca de quienes somos como seres humanos y se estira un poco
38:12como nuestra piel. Podemos empezar a hacer prendas con formas insólitas y cada pliegue
38:17y vuelta del material creará un efecto diferente. Tu imaginación es el límite. Con el potencial
38:25para revolucionar la producción de colores en todos los ámbitos, desde los billetes
38:29de banco a los sujetadores, el polímero ópalo de Jeremy podría hacer de los pigmentos
38:34químicos tóxicos una cosa del pasado. Para el fabricante de violines, Gareth Ballard,
38:47es un gran día. El violín en el que ha estado trabajando con los científicos de la Universidad
38:53de Warwick está a punto de imprimirse. Ya está, está imprimiendo la primera capa.
39:00Siguiendo el diseño digital, la impresora construye capa tras capa de polímero ABS
39:05blanco. ¿Cuánto tiempo tardará? Unas 24 horas o así para construir este violín.
39:11¿Hay mucha diferencia cuando construyes uno de madera? Esto va un poco más rápido que
39:16un mes. No es como lo había imaginado. Me siento un poco escéptico. Creo que va a estar
39:28muy lejos de sonar como un verdadero violín. Hoy, el violín impreso en 3D por fin ha llegado
39:43al taller de Gareth. Este es el momento de la verdad. ¿Su plan para mejorar el sonido
39:54y la dureza del violín ha funcionado? Este es el momento. Vaya. Debo decir que parece
40:07realmente fuerte. Creo que he estado subestimando la rigidez de este material. La realidad es
40:14que no parece que vaya a deformarse. Y el mástil, lo que me preocupaba es que pudiera
40:20doblarse. El mástil puede que sea igual que el real. No suena diferente a un violín.
40:33Esperaba que tuviera menos resonancia. Es como un mundo mágico. Es como un paisaje
40:49nevado. No entiendo bien cómo es posible. Pero sí, es interesante. Debo decir que estoy
40:58gratamente sorprendido. Estoy más contento de lo que esperaba que iba a estar. Eso es
41:07lo bueno de ser pesimista. El violín impreso en un polímero ABS blanco le parece prometedor
41:17a Gareth. Pero lo importante es el sonido. La violinista Una Palliser tiene sus propias
41:23preocupaciones. Estoy un poco nerviosa. En el concierto, no importa cuáles sean las
41:29limitaciones del instrumento, los resultados recaerán sobre mí. Yo soy quien tendrá
41:35que conseguirlo de alguna manera. Hola. Hola. Es un placer verte. ¿Cómo estás? Quiero
41:42ver lo que hay dentro. ¿Cómo crees que va a sonar? No lo sé. Creo que deberías abrirlo
41:47para que lo vean. Dios mío, es blanco. Parece de madera. Parece algo salido de un museo.
41:57Es curiosa la textura que tiene. Está haciendo la prueba del olor. ¿De acuerdo? ¿Preparada?
42:11Parece una viola. Hace lo que yo quiero que haga. Sí, creo que has hecho un trabajo muy
42:25bueno. Estoy totalmente impresionada. Es increíble. Es mucho mejor de lo que me esperaba. Creo
42:33que puedo dar un concierto con ello. E interpretar algunas melodías. ¿Sí? La gran prueba del
42:41será frente a un público en directo dentro de dos días. Sonará junto a instrumentos
42:46fabricados a mano. ¿Estará a la altura del escrutinio de un público exigente? Cambridge,
43:01ciudad histórica con agujas de ensueño, excelencia académica, bateas en el río Camp
43:07y música de la jungla. Siempre llevo un sistema de sonido porque nunca se sabe cuándo
43:13vas a hacer de disc jockey. Vivo en Cambridge y soy científica, pero durante los últimos
43:22años he estado dirigiendo una empresa que fundé llamada Novalia y su labor consiste
43:28en añadir interactividad a la impresión. Novalia puede parecer una compañía impresora
43:35normal, pero hay una gran diferencia. Sus impresiones hacen mucho ruido. Este póster
43:43de una batería es divertido. Puedes tocarlo, suenan algunos compases y también hacemos
43:49impresiones Bluetooth y puedes conectarlas a través del móvil a Internet. Usando una
43:55delgada capa de tinta que contiene nanopartículas, Kate ha impreso circuitos eléctricos en papel.
44:01Es como una mesa de sonido. Tras dar una conferencia sobre tintas de nanocarbono, Kate te mostró
44:06un poco de scratch de disc jockey sobre el papel. Luego contactó con ella un fan muy
44:11especial. Un año más tarde, recibí un mensaje del que es probablemente el mejor DJ del mundo.
44:25DJ Kiebert decía, hola, oí tu conferencia, voy a sacar mi primer álbum en 15 años y
44:31me encantaría que me hicieras la portada del álbum. Queremos mesas de DJ que funcionen
44:36en la portada y nos hemos asociado con la empresa de aplicaciones DJ. Y es probable
44:42que eso fuera lo más difícil que he hecho nunca. Las tintas de nanocarbono de Kate han
44:49convertido la humilde funda del álbum de Kiebert en un conductor interactivo electrónico.
44:55Vía Bluetooth, la mezcladora de la funda controla la aplicación DJ desde el móvil.
45:03Cuando alguien la toca es casi como si ya no supieran dónde están y aparece una enorme
45:08sonrisa en sus caras, como si fuesen niños. Y están aprendiendo sobre tecnologías sin
45:13saber que lo están haciendo. A mí eso me inspira enormemente y me siento recompensada
45:18solo por verlo. Pero las tintas de nanocarbono se han vuelto más increíbles desde que se
45:24descubrió el último material maravilloso del mundo, el grafeno. El grafeno está compuesto
45:32de carbono de un átomo de grosor. Es más fuerte que el acero y transparente. Una pieza
45:37del tamaño de un campo de fútbol pesaría menos de un gramo. El grafeno es especial
45:44porque tiene muchas propiedades superlativas que son mucho mejores que las de cualquier
45:47otro material, como la dureza, la conductividad, la flexibilidad, la transparencia. Pero lo
45:53más importante es que todas estas características están en un solo material, en lugar de necesitar
45:58un material para cada una. El grafeno fue aislado por primera vez en la Universidad
46:11de Manchester. Podría ser el material más avanzado del mundo, pero se produce a partir
46:18del grafito o, como la mayoría de las personas lo conoce, las minas de los lápices. Cuando
46:24se sacó grafito por primera vez de esta mina, cerca de Borrowdale, en el siglo XVI, no sabían
46:30qué hacer con ello, por lo que lo usaron para marcar ovejas. Ahora los científicos
46:37de la Universidad de Manchester, la química Sarah Vernon y el físico Nick Clark, usan
46:42el grafito para producir grafeno. El tipo normal de grafito que se saca de la mina
46:48tendría un aspecto como este, parecería una piedra. Si tienes suerte y encuentras
46:53una pieza pura, tendría este brillo. Esto es casi todo carbono contenido en dos capas
46:58dimensionales sujetas por fuerzas débiles, lo que significa que cuando escribes sobre
47:03el papel, desprendes algunas de las capas de carbón. Podemos describir la estructura
47:08del grafito como una pila de papel. Es fácil deslizar las hojas de papel unas sobre otras,
47:14pero tienden a agruparse. Pero si uso una lámina de cinta adhesiva, puedo coger una
47:21sola hoja. Y podemos usar el mismo truco con el grafito. Si cojo una escama y la pego sobre
47:29un poco de cinta adhesiva, puedo desprender el resto de la escama, dejando detrás una
47:37delgada capa de grafito. Esto sería una capa de grafito bastante gruesa, pero si sigo
47:43desprendiendo capas, se volvería dos veces más delgada, cuatro veces más delgada, dieciséis
47:49veces más delgada, y podría seguir. Y esa es la clave. Si seguimos haciendo esto, llegamos
47:55a obtener una sola capa de grafito, y eso es el grafeno. En Manchester, Nick y Sarah
48:01forman parte de un equipo multidisciplinar que está trabajando para colocar el grafeno
48:06en el mercado. Tenemos personas de física, química, ciencias de los materiales, ingeniería,
48:13matemáticas, biología... En esencia, casi todas las disciplinas. Incluso la Facultad
48:19de Empresariales está implicada estudiando sobre el grafeno ahora mismo. A pesar de todas
48:24sus increíbles cualidades, el grafeno no es lo bastante sólido para poder utilizarlo
48:29solo. El equipo de Manchester está trabajando en modos de aplicar capas de grafeno en otros
48:34materiales para cambiar sus propiedades. En cuanto a estos materiales laminares, creo
48:40que es una situación muy singular en la que se están haciendo estructuras que la naturaleza
48:44no crea. Si el equipo puede ampliar el proceso de la aplicación de láminas de grafeno,
48:50las posibilidades son infinitas. Pantallas flexibles, celdas solares mejoradas, secuenciación
48:55de ADN e incluso dispositivos electrónicos más rápidos. La dureza, conductividad y
49:13transparencia del grafeno ofrece nuevas posibilidades a Kate. Con piezas puras de grafeno suspendidas
49:20en agua, la tinta de grafeno es lo bastante dura y transparente para imprimirla directamente
49:25en cualquier superficie con una impresora normal. Hay una lámina de plástico transparente
49:33colocada sobre los gráficos y en ese plástico transparente hemos impreso un poco de tinta
49:38de grafeno. Usamos la tinta de grafeno como conductor, por lo que cuando toco este botón,
49:45se conecta con mi móvil y hago que suene la música. Hemos creado una experiencia divertida,
49:53pero el verdadero propósito es inspirar. No tenemos ni idea de hacia dónde va esto
49:58o dónde va a terminar el grafeno. Lo más probable es que termine siendo combinado con
50:03otros inventos, otros dispositivos de tecnología, y es cuando combinamos este tipo de cosas
50:09cuando conseguimos objetos, experiencias o tecnologías que jamás soñamos que podrían
50:15ocurrir. Todo corredor quiere las zapatillas definitivas. Imagine unas zapatillas tan especializadas
50:27que se comporten como un organismo vivo. Siguen creciendo. A la gente le va a gustar. Ese
50:35futuro puede que no esté tan lejos. Les presento a Artemis, un gato persa, y a su
50:50dueño, el doctor Martin Hanchik. Experimenta los límites entre lo vivo y lo no vivo, y
50:58sus hallazgos podrían revolucionar nuestra relación con los materiales. Apasionadamente
51:05comprometido con la preservación de la naturaleza y los edificios, está trabajando con una
51:10tecnología llamada protocélulas, materiales artificiales que se pueden crear para que
51:15respondan como organismos vivos. Cuando no está caminando por los Alpes, Martin trabaja
51:22en la preciosa ciudad de Trento, en el norte de Italia. Por mucho que los quiera, sabe
51:38que aquí todos los edificios, como cualquier estructura construida por el hombre, se están
51:43deteriorando lentamente. Cuando miramos una ciudad como Trento, podemos ver que los materiales
51:49de construcción que se utilizaron se están desmoronando lentamente. Y esto es normal,
51:55y en realidad aumenta un poco la belleza romántica de este tipo de lugares antiguos. Podemos
52:02ver varios tipos de arquitectura y varias clases de materiales que se utilizaron para
52:06construir esta ciudad a lo largo de los siglos. Son materiales muy duros, estáticos, insensibles,
52:13a los que se puede dar forma para hacer, por ejemplo, los adoquines de las calles. Los
52:18materiales inertes tradicionales, como el mármol o incluso el hierro y el ladrillo,
52:23no pueden adaptarse a su entorno. Dejados sin protección, se corroeran y al final desaparecerán.
52:34Para encontrar nuevos materiales que resistan los estragos del tiempo, Martin está trabajando
52:39con esto. Estos borrones de aspecto poco prometedor de aceite rojo son las llamadas protocélulas,
52:48y aquí, en el Centro de Biología Integradora, son la prioridad del trabajo revolucionario
52:52de Martin. En el laboratorio hacemos investigación sobre la vida artificial. Intentamos producir
53:01sistemas químicos no vivos que se comporten como sistemas vivos. Primero, creo el medio
53:06ambiente para el experimento, que es en esencia agua jabonosa, nada tóxico. Por lo general,
53:13una gotita de aceite, cuando la echas en el agua, no hace nada. Solo se queda ahí.
53:20Pero Martin añade un sencillo agente químico, el aceite rojo, que hace que se comporte de
53:24un modo muy diferente. Ahora añado una pequeña población de gotitas que se mueven y la gota
53:30empieza a reaccionar cambiando de forma. Ahora empieza a moverse a través de este pequeño
53:39entorno químico que hemos creado y a explorar las distintas partes de él. Se puede ver
53:47que aún se están moviendo y parece como si formaran una pareja y estuvieran bailando
53:53en una esquina. Para comparar este comportamiento con el aceite normal, Martin añade gotitas
54:01de aceite azul que no están tratadas con el agente químico. Cuando pongo en este medio
54:07controlado unas gotitas que no se mueven, no interactúan con su entorno de ninguna
54:11manera. Y así es como podemos distinguir entre los dos sistemas. La visión de Martin
54:21es aplicar el principio de estos materiales reactivos a nuestras casas y ciudades. Estamos
54:28pensando en nuevas clases de materiales que puedan usarse en la construcción de edificios
54:34para edificar hogares que sean más sensibles y estén más integrados en el medio ambiente.
54:45Pero ¿y si estos nuevos materiales pudieran hacer lo que los antiguos no pueden? ¿Y si
54:52pudieran ser como sistemas vivos que tratan de mantenerse y preservarse a sí mismos?
54:58Tendrían que moverse, cambiar su entorno, igual que hacen las protocélulas de aceite.
55:03Una de las visiones futuras para hacer nuevos materiales con propiedades vitales es que
55:10tendríamos una estructura que se repararía a sí misma. Quizá crecería e incluso se
55:15reproduciría a sí misma. Puede sonar a ciencia ficción, pero la visión de Martin ya ha
55:23inspirado a la diseñadora nacida en Londres, Jamie Seiden. Me interesaba mucho considerar
55:29el futuro del diseño del calzado y el impacto que podrían tener las tecnologías en cómo
55:34correremos en el futuro. ¿Transformar los recursos? Vi una conferencia de Martin, del
55:40Dr. Martin Hanchik, y me interesó mucho la investigación que estaba haciendo sobre tecnología
55:45de protocélulas. Así que le mandé un correo electrónico y le dije, ¿le interesaría
55:50colaborar conmigo como estudiante interesada en los nuevos materiales? Y desde ese primer
55:55correo avanzamos hasta terminar trabajando juntos para desarrollar el concepto de este
56:00par de zapatillas de running. Estarán mucho más adaptadas al pie del corredor y se reconfigurarán
56:06dependiendo de la presión del momento. El zapato ameba todavía es un concepto, pero
56:12el potencial de la tecnología de protocélulas es real y presente. Ahora me gustaría presentarles
56:32a un invitado especial, un violín impreso en 3D. Estoy un poco nerviosa por tocarlo
56:38en un concierto. ¿Se lo enseño? Fíjense. Parece que lo han pintado de blanco, pero
56:50en realidad es de plástico. Está hecho de plástico y es el color con el que ha salido
56:55de la impresora. Sí, vamos a intentarlo.
57:25Ha sido brillante. Me siento orgulloso de lo que he hecho y cómo ha resultado. Ha
57:52sido un viaje de descubrimiento. Parece que esto tiene muchas posibilidades.
58:22La historia de los materiales comienza en el mundo natural. Un mundo que nos ha proporcionado
58:34los recursos y la inspiración para enriquecer nuestra historia humana. Mientras nuevos materiales
58:41desafían nuestra imaginación y mejoran nuestro mundo, también ayudan al hombre y a la naturaleza
58:47a prosperar y crecer. Lo que esperamos crear es un equilibrio entre lo que es natural y
58:54lo que es artificial para hacer una integración más armoniosa de la tecnología con la sociedad,
59:01con los seres humanos y la naturaleza.