El conductor detrás de cada pantalla OLED ha muerto a los 90 años

El error que reconectó la electrónica

En 1977, en el Instituto de Tecnología de Tokio, un estudiante de posgrado llamado Hideki Shirakawa supervisaba a un estudiante extranjero que intentaba sintetizar poliacetileno. El procedimiento estándar exigía una cantidad precisa de catalizador. El estudiante añadió mil veces esa cantidad. Lo que surgió no fue el polvo marrón y quebradizo esperado, sino una película plateada adherida al interior del recipiente de reacción, que brillaba como metal.

El estudiante probablemente pensó que había arruinado el experimento. Shirakawa, un experimentalista con instinto poco común, no. Reconoció de inmediato que un polímero se estaba comportando de una manera que los polímeros no deberían comportarse: estaba conduciendo electricidad.

Shirakawa falleció el 24 de agosto en un hospital de Yokohama a los 90 años, según informó el Mainichi Shimbun. La ceremonia fue privada, con solo familia presente. Había sido hospitalizado aproximadamente una semana antes. Su muerte cierra la vida del hombre cuyo descubrimiento accidental se convirtió en la columna vertebral química de la industria electrónica de un continente.

Del experimento fallido al Premio Nobel

La película de poliacetileno de Shirakawa, por sí sola, aún no era un material práctico. Se degradaba rápidamente en el aire y era quebradiza. Pero demostró un principio que los químicos consideraban imposible: que la vasta familia de los polímeros orgánicos —los plásticos— podía transformarse en conductores.

Llevó sus hallazgos a Alan MacDiarmid, entonces profesor en la Universidad de Pensilvania, quien había observado independientemente propiedades inusuales en muestras de poliacetileno que Shirakawa le había enviado años antes. MacDiarmid invitó a Shirakawa a su laboratorio. Juntos con el físico Alan Heeger, doparon el polímero con vapor de yodo y midieron un aumento dramático en la conductividad: el poliacetileno, tratado correctamente, podía rivalizar con el cobre como conductor eléctrico.

Los tres compartieron el Premio Nobel de Química en 2000. Shirakawa tenía 64 años en ese momento, ya catedrático pleno en la recién creada Universidad de Tsukuba, a la que se había unido en 1979 después de años como asistente en el Instituto de Tecnología de Tokio. Su trayectoria desde supervisor de posgrado desconocido hasta uno de los químicos más citados del mundo fue inusualmente empinada.

La comunidad científica ahora denomina al campo que lanzaron “polímeros conductores” o “metales sintéticos”. Ha crecido hasta convertirse en una disciplina con miles de investigadores, cientos de productos comerciales y aplicaciones que se extienden mucho más allá de lo que los tres originales predijeron.

La infraestructura invisible de cada pantalla OLED

La aplicación más trascendental del trabajo de Shirakawa es la que la mayoría de las personas nunca ve.

Las pantallas OLED —los monitores de teléfonos inteligentes, televisiones y dispositivos portátiles— dependen de sustratos de transistores de película delgada que incorporan polímeros conductores en su fabricación. La misma clase de materiales aparece en los semiconductores orgánicos que permiten pantallas flexibles y enrollables, una tecnología que fabricantes coreanos y japoneses han compitiado por comercializar durante la última década. Samsung Display, LG Electronics y JOLED (una empresa conjunta entre Sony y Japan Display) recurren todas a la química de materiales que Shirakawa ayudó a establecer.

Más allá de las pantallas, los polímeros conductores están integrados en electrodos de baterías de iones de litio, donde mejoran la transferencia de carga y la flexibilidad mecánica. Aparecen en los capacitores dentro de prácticamente todos los dispositivos electrónicos. Se usan en los recubrimientos antiestáticos de equipos de fabricación de semiconductores. Se están desarrollando como tintas imprimibles para circuitos impresos, potencialmente reemplazando las trazas de cobre grabado en electrónica de bajo costo.

East Asia domina la cadena de suministro de todos estos productos. China, Corea del Sur y Japón representan la gran mayoría de la producción global de OLED, la fabricación de baterías y la investigación en electrónica impresa. La investigación de poliacetileno de Shirakawa, sin embargo indirectamente, sustenta ese dominio. El accidente de un químico japonés se convirtió en la propiedad intelectual fundamental de toda una región industrial.

Lo que omiten los obituarios

La cobertura periodística japonesa de la muerte de Shirakawa, incluyendo el informe del Mainichi, sigue un patrón familiar: fechas, títulos académicos, una mención del Nobel, una anécdota sobre el error del catalizador, una nota final sobre conexiones familiares. Hay una breve mención de que Shirakawa estaba emparentado por matrimonio con Naoko Takahashi, la maratonista japonesa que ganó la medalla de oro en Sídney en 2000 —sus abuelos eran hermanos. Los artículos son precisos. No suman una imagen de por qué esto importa fuera de un departamento de química universitaria.

El contexto que falta es estructural. La reputación científica posbélica de Japón se sostuvo en física e ingeniería: el transistor, el tren bala, la cámara digital. La química, particularmente la química orgánica sintética, siempre fue un pilar secundario. El Nobel de Shirakawa fue inusual precisamente porque provenía de un descubrimiento de materiales en lugar de un avance farmacéutico, y porque cruzaba la frontera entre química y física de una manera que desafiaba la autoimagen de la disciplina. También provenía de un accidente —una categoría de descubrimiento científico que la cultura institucional japonesa, con su énfasis en la precisión y el proceso, no celebra con facilidad.

Que el Nobel de Shirakawa llegara en 2000, al final de la estancación económica de Japón, tiene peso simbólico. El país había dejado de producir el tipo de electrónica de consumo globalmente dominante que definió los años ochenta. Los polímeros conductores, y la industria de pantallas flexibles que habilitaron, representan un tipo diferente de liderazgo tecnológico: uno basado en innovación de materiales en lugar de diseño de productos. Es un liderazgo que Japón todavía comparte, cada vez más incómodamente, con Corea del Sur y China.

Quién gana, quién pierde

Ninguna compañía posee una patente sobre el descubrimiento fundamental. La idea premiada con el Nobel —de que el poliacetileno puede hacerse conductor mediante dopaje— entró en el dominio público décadas atrás. El valor comercial radica en formulaciones, métodos de procesamiento e integración en arquitecturas de dispositivos, todos patentados por separado por fabricantes en toda la región.

La pérdida es principalmente intelectual. Shirakawa fue uno de los últimos enlaces supervivientes directos al descubrimiento original. Tenía 88 años cuando se retiró de Tsukuba en 2000 y permaneció activo en comentarios públicos sobre política científica, como demuestra una entrevista de 2016 con el Mainichi en la que discutió la dirección de la financiación de la investigación japonesa. Su perspectiva sobre cómo debería respaldarse la ciencia básica —opiniones formadas en una época en que las universidades japonesas gozaban de mayor autonomía y la inversión gubernamental era menos contingente al retorno comercial inmediato— ahora ingresará al registro histórico sin su autor viviente.

La industria de polímeros conductores en sí misma continuará. Grupos de investigación coreanos y chinos han estado persiguiendo agresivamente polímeros conductores de próxima generación para fotovoltaica orgánica, biosensores y electrónica estirable. La comunidad de química de materiales ha avanzado mucho más allá del poliacetileno, que permanece demasiado inestable para la mayoría de las aplicaciones. La polianilina, el polipirrol y el PEDOT:PSS han asumido los roles comerciales. Pero ninguno de ellos existiría sin la prueba de concepto que Shirakawa estableció con un matraz contaminado y un par de ojos agudos.

El brillo metálico

Shirakawa nació en Tokio en 1936. Su padre sirvió como médico del ejército, y la familia vivió en Taiwán y Manchuria durante su infancia antes de regresar a Japón en 1944, estableciéndose en Takayama, Gifu, para escapar de los bombardeos de guerra. Ingresó al Instituto de Tecnología de Tokio, se graduó en 1961 y obtuvo su doctorado en ingeniería en 1966. Permaneció como profesor asistente, donde estaba impartiendo un curso de síntesis cuando ocurrió el error del catalizador.

La historia es ahora estándar en libros de texto y biografías del Nobel. Lo que el relato estándar aplana es la improbabilidad del momento: un investigador, en un laboratorio, observando una muestra anómala y decidiendo que valía la pena investigarla en lugar de descartarla. Ese juicio —la disposición a seguir una anomalía en lugar de reportar un fracaso— es la parte inmedible del descubrimiento. También es la parte que no se puede heredar.

Shirakawa deja atrás un campo que ayudó a crear, un ecosistema industrial construido sobre su idea inicial, y una biografía que será leída por estudiantes que nunca encontrarán la película plateada en el lateral de un recipiente de reacción que lo cambió todo.