Un fenómeno que todos hemos experimentado es como los plásticos se vuelven amarillos a medida que envejecen. Si embargo, aunque la causa de este cambio de color se ha atribuido durante mucho tiempo a la formación de moléculas que actúan como colorantes, los cambios químicos reales que se producen siguen sin explicarse. Ahora investigadores de la Universidad de Minnesota han identificado unas nanoestructuras quirales en las superficies de los plásticos como posibles culpables de este fenómeno.
Entender cómo y por qué se degradan los polímeros con el paso del tiempo es clave para diseñar alternativas que puedan evitar este fenómeno, permitiendo que los productos de plástico tengan una vida útil más larga. En el caso de uno de los plásticos más utilizados, el polietileno, se ha sugerido durante mucho tiempo que la luz ultravioleta (UV) inicia reacciones en la estructura del polímero que provocan el cambio de color amarillo. Sin embargo, aunque se han observado cambios químicos en la espina dorsal del polímero tras la exposición a la luz ultravioleta, esas nuevas estructuras no pueden explicar el amarilleo del polietileno.
Una nueva forma de modificar intencionadamente el color y la forma en que los plásticos interactúan con la luz es crear estructuras «supramoleculares» de tamaño nanométrico en sus superficies que afecten a las propiedades de los plásticos de forma controlable. Inspirados por estas tecnologías basadas en la superficie, Margaret M. Elmer-Dixon, Melissa A. Maurer-Jones y sus colegas querían ver si estas nanoestructuras formadas involuntariamente por la luz ultravioleta podrían ser la causa del amarilleo del polietileno.
Los investigadores se centraron primero en determinar si las posibles estructuras formadas en las superficies de las películas de polietileno amarilleado interactuaban con una luz polarizada circularmente, un tipo de luz cuyas ondas viajan con una rotación hacia la derecha o hacia la izquierda.
La cantidad de luz polarizada circularmente absorbida por la película en estos experimentos cambiaba dependiendo de la orientación de la película, lo que sugiere que el plástico amarilleado contiene nuevas estructuras químicas que son quirales, es decir, que son direccionales y no son idénticas a sus imágenes especulares.
Otros experimentos demostraron que la mayor parte de la degradación durante el amarilleo de la película se producía en su superficie. El equipo llegó a la conclusión de que las estructuras químicas quirales en las superficies de las películas de polietileno se forman durante la exposición a la luz ultravioleta y son una causa potencial del color amarillo de los plásticos viejos.
Los resultados de la investigación, publicados recientemente en ACS Applied Polymer Materials, proporcionan, por tanto, una evidencia clara de que el color amarillento del polietileno, que anteriormente se suponía que era causado por los reordenamientos de la columna vertebral del polímero, es en realidad el producto de estructuras quirales y ópticamente activas que se forman en la superficie del plástico debido a la irradiación UV.
Estos hallazgos cambian la comprensión actual sobre las causas del fenómeno de amarillamiento de los plásticos, abriendo una nueva línea de investigación que permita el desarrollo y diseño de nuevos productos que duren más tiempo antes de volverse antiestéticos o inutilizables.
La investigación ha sido financiada por la Universidad de Minnesota, Duluth, la Fundación McKnight de la Universidad de Minnesota y el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
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