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La Real Academia Sueca de Ciencias, con la concesi�n del Premio Nobel de Qu�mica de 2007 al alem�n Gerhard Ertl, ha enviado un mensaje no s�lo a la comunidad cient�fica, sino tambi�n a aquellas administraciones que de forma contumaz se empe�an en insistir en una investigaci�n s�lo aplicada. La investigaci�n b�sica y la aplicada configuran las dos caras de una misma moneda y, por tanto, son indisociables.

El profesor Ertl representa un caso paradigm�tico, ya que desarrollando una investigaci�n b�sica sobre modelos catal�ticos, ha conseguido aclarar procesos qu�micos fundamentales que posteriormente se han aprovechado en importantes aplicaciones sociales. Este estudio pionero en la caracterizaci�n de los procesos qu�micos elementales que tienen lugar en una reacci�n catalizada, se ha basado en el desarrollo de nuevas t�cnicas muy poderosas en el �rea de la f�sica de superficies, as� como en los avances te�ricos en qu�mica computacional que las han acompa �ado.

Los catalizadores son sustancias capaces de acelerar las reacciones qu�micas y que permiten obtener productos qu�micos en grandes cantidades, algo que de otro modo ser�a imposible. A pesar de que la mayor�a de los procesos qu�micos industriales se realizan en presencia de catalizadores, con frecuencia se desconoce cu�l es el mecanismo detallado del funcionamiento de un catalizador, lo cual no impide su aplicaci�n, pero s� dificulta su mejora. �ste es el caso de una de las reacciones qu�micas catalizadas que m�s han contribuido a configurar el mundo moderno, el proceso Haber-Bosch para la s�ntesis de amoniaco (el esp�ritu vol�til de los alquimistas) a partir de hidr�geno y nitr�geno, patentado en 1910 por Fritz Haber (premio Nobel en 1918) y Carl Bosch (premio Nobel en 1931).

El descubrimiento genial de Haber y Bosch fue un catalizador formado por �xidos de hierro, de aluminio y de potasio, principalmente, que hizo viable industrialmente la reacci�n de s�ntesis del amoniaco. El amoniaco es una materia prima fundamental para la fabricaci�n de fertilizantes as� como por su uso en m�quinas frigor�ficas, colorantes y otras aplicaciones de inter�s social, lo que da idea de la trascendencia del proceso.

Tras 70 a�os de utilizaci�n industrial del proceso Haber-Bosch, los trabajos de Ertl demostraron en los a�os ochenta que la velocidad del proceso est� limitada por la disociaci�n de la mol�cula de nitr�geno y, adem�s, que su fuerte enlace se debilita en la superficie de hierro debido a la intervenci�n de los �tomos de potasio. Finalmente, los �tomos de aluminio facilitan que el hierro contin�e activo. Todos estos elementos est�n presentes en el catalizador que descubrieron Haber y Bosch, y todos desempe�an un papel en alg�n paso de la reacci�n. La comprensi�n de los pasos at�micos de una reacci�n catalizada en una superficie es un logro formidable de Ertl.

Gerhard Ertl trabaja desde 1986 en el Instituto Fritz Haber de Berl�n, que precisamente lleva el nombre del gran qu�mico del siglo pasado. En los a�os setenta, Ertl y otros cient�ficos, entre los que destaca Gabor Somorjai, idearon una nueva forma de estudiar las reacciones catalizadas: como los catalizadores s�lidos s�lo pueden interaccionar con los reactivos a trav�s de su superficie, puede esperarse que a trav�s del estudio de las reacciones qu�micas en las superficies s�lidas podamos comprender el funcionamiento de los catalizadores.

La vida cient�fica de Ertl ha estado marcada por el estudio de las superficies s�lidas con el objetivo de entender los mecanismos at�micos y moleculares que intervienen en una reacci�n catalizada, y la comprensi�n de los mismos ha sido su mayor �xito cient�fico. En vez de estudiar catalizadores reales con propiedades mal controladas, Ertl decidi� investigar superficies s�lidas cristalinas, que poseen una configuraci�n at�mica �nica. Para llevar a cabo este estudio y poder disponer de superficies s�lidas perfectamente caracterizadas, Ertl centr� su actividad durante muchos a�os en el desarrollo y perfeccionamiento de nuevas herramientas experimentales, un paso indispensable siempre que en la investigaci�n cient�fica se quiere llegar un poco m�s lejos que los dem�s.

El primer requisito era poder alcanzar un vac�o elevad�simo (ultra alto vac�o), comparable al que existe en el espacio exterior, indispensable para mantener la limpieza y estabilidad de las superficies. A continuaci�n fue necesario desarrollar nuevas t�cnicas espectrosc�picas y microsc�picas, entre las que destaca la microscop�a de fotoemisi�n.

Ertl fue tambi�n pionero en la aplicaci�n de la microscop�a de barrido t�nel al estudio de reacciones qu�micas mientras tienen lugar. Asimismo utiliz� bajas temperaturas para frenar todo lo posible el movimiento at�mico y poder observar individualmente los distintos pasos de las reacciones qu�micas. Cuando una mol�cula de un gas alcanza una superficie s�lida, puede rebotar o quedar atrapada en la superficie (adsorbida).

En algunos casos, la interacci�n de la mol�cula con los �tomos de la superficie puede ser tan intensa que la mol�cula se descomponga en unidades menores, como otras mol�culas o incluso �tomos. Igualmente, la mol�cula puede encontrar otras mol�culas en la superficie y reaccionar qu�micamente con ellas. Un ejemplo importante es la adsorci�n de ox�geno en platino en funci�n de la temperatura. Si se a�ade mon�xido de carbono, esta mol�cula reacciona con el ox�geno presente en la superficie de platino para formar di�xido de carbono. Se trata de un proceso de enorme inter�s ambiental, dada la toxicidad del mon�xido de carbono, y cuyos pasos Ertl aclar� en los a�os noventa.

Estos estudios han encontrado gran aplicaci�n, por ejemplo en la industria de la automoci�n, donde se ha generalizado en la actualidad el empleo de catalizadores para mejorar la composici�n de los gases de escape y limpiarlos de gases t�xicos o nocivos para la atm�sfera, lo que constituye un hermoso ejemplo de la interacci�n entre la ciencia b�sica y sus aplicaciones.

Se considera con raz�n a Gerhard Ertl uno de los creadores de una nueva disciplina, la fisicoqu�mica de superficies s�lidas, que involucra por igual a f�sicos y qu�micos. Profesor em�rito desde 2004 en el Instituto Fritz Haber, ha realizado muchas de sus m�s brillantes aportaciones y ha creado adem�s una amplia escuela experimental. Gerhard Ertl es, adem�s, una persona cordial y un hombre �ntegro, que siempre ha antepuesto la honradez cient�fica y la exactitud en su trabajo a cualquier otra consideraci�n.

Publicada originalmente en El Pa�s (Espa�a)