Las convulsiones geológicas que denominamos terremotos son acciones incontrolables de la naturaleza con impactos destructores de dimensiones trágicas en muchas ocasiones. Todavía se guardan en la memoria los efectos del terrible terremoto de Lisboa: el día 1 de noviembre de 1755, día de Todos los Santos, el manto terrestre se sacudió de su letargo y produjo un terremoto que, seguido de un maremoto, asoló Lisboa  y afectó a todo el marco atlántico-mediterráneo del Sur de Europa y Norte de África. La memoria del suceso se ha conservado muy viva en el tiempo, generando una controversia intelectual que llega todavía hasta nuestros días. En el momento del terremoto era común la aceptación del principio filosófico y teológico acuñado por Leibniz de que aquel mundo era “el mejor de los mundos posibles”. En ese ambiente intelectual la sacudida telúrica no fue menor que la distorsión que el terremoto produjo en el pensamiento europeo: ¿Cómo era posible que el ser supremo permitiera un hecho de consecuencias desbastadoras tan terribles?. Voltaire en su novela Cándido o Kant con una visión más naturalista, cuestionaron aquél principio y comenzaron  una polémica que todavía se recoge en los tratados de filosofía.

La Ciencia y Técnica modernas no son capaces de controlar y, apenas predecir la irrupción de los terremotos. A lo sumo han conseguido describir su fenomenología y capturar sus características básicas. Los terremotos se propagan desde su origen en el interior terrestre hasta la superficie mediante un mecanismo de propagación de ondas. Las hay de varios tipos según se desarrollen en las profundidades o se propaguen sobre la superficie terrestre una vez alcanzada esta.

Curiosamente ondas con características muy semejantes se pueden generar artificialmente en el laboratorio mediante la excitación eléctrica de lo que se conocen como materiales piezoeléctricos. La piezoelectricidad se viene utilizando hace más de un siglo, desde las contribuciones pioneras de Pierre Curie y, de forma muy particular, Paul Langevin en relación con el desarrollo del SONAR. Cuando un material piezoeléctrico se somete de una manera peculiar a la acción de una señal eléctrica alterna con frecuencias en el rango de los megahercios ( MHz), se pueden generar en el mismo oscilaciones mecánicas en el rango de los nanómetros que se transmiten, bien en su superficie o  en su interior, a la velocidad del sonido en el material en cuestión. A estas ondas se las denomina como “ondas acústicas”, verdaderos terremotos que se expanden a lo largo de esos materiales al ritmo que le marca la señal eléctrica de excitación.

Hay ondas acústicas piezoeléctricas de muy diversos tipos, de masa y de superficie, longitudinales y transversales y se las ha bautizado con nombres evocadores como ondas Rayleigh, Lamb, Love, Shezada y otros. Muchas de estas ondas mecánicas implican vibraciones y desplazamientos oscilatorios de materia que se describen con una formulación matemática análoga a la de los terremotos sísmicos. Hablamos de “terremotos nanométricos”.

La unidad de longitud “nanómetro” (1nm = 10^-9 m) podría parecer de un valor irrisorio, una unidad de medida de interés para investigaciones en Física muy delicadas y precisas, quizás enmarcadas en el campo de las telecomunicaciones o en la Física básica de estado sólido. En definitiva, nada que tuviera que ver con aplicaciones de ingeniería mecánica dado su pequeño tamaño. Sin embargo, no conviene minusvalorar lo pequeño. Sirvan unas consideraciones básicas para ello. Los terremotos nanométricos pueden implicar expansiones y contracciones locales que pueden alcanzar valores de hasta una decena de nanómetros. Puede entenderse la magnitud de estos desplazamientos con un símil de la vida diaria: asimilemos un átomo convencional de 0.2 nm de tamaño a un adoquín de una calle empedrada de nuestras ciudades. Un terremoto nanométrico con oscilaciones de 3 nm implicaría que la calle se levantara una altura equivalente de 15 adoquines, o lo que es lo mismo, más de dos metros de altura, si el espesor del adoquín fuera  15 cm. Cabe imaginarse cuál sería el impacto mecánico de tales movimientos ondulatorios producidos a frecuencias en el rango de los MHz (un millón de oscilaciones por segundo para una frecuencia de 1 MHz) sobre cualquier objeto que pudiera encontrarse situado sobre la superficie de la calle. La interacción transmitiría una gran cantidad de energía mecánica,  con capacidad de movilizar y alterar líquidos o sólidos, desplazándolos, moviéndolos e induciendo efectos mecánicos de forma controlada.

El proyecto europeo de la UE con el acrónimo SOUNDofICE,[1] liderado por el ICMSE (centro mixto CSIC-Univ Sevilla), ha perseguido desarrollar una tecnología basada en terremotos nanométricos para eliminar el hielo acumulado en superficies o para evitar que se produzcan tales acumulaciones. La problemática industrial de la acumulación indeseada de hielo no es baladí y afecta a sectores productivos tan variados como la aviación, el transporte terrestre, la producción de electricidad mediante aerogeneradores, líneas de transmisión de electricidad, placas fotovoltaicas y “displays” o, simplemente, a sistemas de generación de frío industrial. El interés de aplicar terremotos nanométricos para quitar hielo de superficies reside en su versatilidad y en la posibilidad de eliminarlo con un menor coste energético. De forma convencional el hielo se elimina fundiéndolo (por ejemplo, en los parabrisas de los coches), lo que requiere una cantidad de energía considerable. Aplicar terremotos nanométricos permite “despegar” el hielo sin necesidad de fundirlo, procediendo de forma rápida y eficaz. Una solución simple y de poco coste que abre grandes perspectivas de aplicación en muy diversos campos.

Estoy seguro que al ilustrado Voltaire le encantaría conocer este tipo de desarrollos tecnológicos. Creo también que, desgraciadamente, cuestionaría con fuerza que el mundo de nuestra época fuese “el mejor de los mundos posibles”, pero al menos se sentiría reconfortado al saber que pequeños avances científico-técnicos ofrecen la oportunidad de mejorar las condiciones de vida de sus semejantes en el siglo XXI.

[1] https://www.fetopen-soundofice.eu/. Sustainable Smart De-Icing by Surface Engineering of Acoustic Waves H2020-FET OPEN- GA Nº: 899352