¿Alguna vez han pensado en la composición de una manzana?
No.
Miren a la persona que está a su lado: ¿de qué está hecha?
Más o menos de los mismos elementos.
Pero es la manera en la que están dispuestos
la que marca la diferencia; el orden es único.
Soy un ingeniero de materiales, educado en Australia,
y miro materiales, observo los detalles de los materiales;
miro la composición; miro el montaje.
El montaje es importante.
Ya saben el dicho "Los diamantes son los mejores amigos de una chica".
Bien, pues para un ingeniero de materiales los cristales son los mejores amigos.
En los cristales la naturaleza expresa orden.
Los cristales son importantes en nuestra vida diaria.
Piensen en dónde vemos los cristales.
Cada uno de nosotros lleva cristales.
Un ejemplo es el teléfono móvil: el cristal de silicio.
Otro: los abrasivos para mecanizar componentes.
Hemos experimentado un cristal sencillo cuando volábamos.
Realmente podemos agradecer tenerlos:
están en las palas de la turbina del avión a reacción.
Hay cristales por todas partes.
También hay cristales en el helado.
Hace 20 años, entré en el mundo de la gastronomía.
Ahí es donde vi la importancia del orden:
en el helado.
Llevé la ciencia a la cocina.
Como ingenieros, siempre intentamos ver cómo podemos aplicar lo que aprendemos.
Así que quiero compartir mi descubrimiento con Uds.
sobre un gran regalo donde la estructura es importante.
¿Han comido helado recientemente?
¿Cuántos de Uds. han pensado en la estructura del helado?
Vale, tenemos un par de personas allí.
Bien, postres helados,
la composición puede ser parecida,
pero la estructura es diferente.
Hay dos extremos.
Está el Ben & Jerry's; ¿a quién le gusta el Ben & Jerry's?
Ben & Jerry's por un lado.
En el medio, tenemos los helados de los supermercados.
Y al final,
no pude resistirme, tenía que hacer mi propio helado.
(Risas)
Así que pongo eso ahí también.
Entonces quiero señalar la importancia de la estructura.
Así que, en el primer escenario, tenemos el helado de Ben & Jerry's.
Está lleno de ingredientes excelentes --nata, azúcar, huevos--
tiene un gran sabor y muy abundante.
Es denso; es duro; es rico; es difícil de sacar.
Por eso hay un tipo diferente de cuchara para servir.
Tiene un 17 % de grasa; ya les dije que está lleno de lo mejor.
(Risas)
También tiene muchos añadidos: frutos, chocolates, galletas, salsas;
realmente tiran la casa por la ventana con este helado.
Hay muy poca estructura dentro, así que dejémoslo de lado por un momento.
El siguiente es el helado de supermercado.
El helado de supermercado tiene más estructura.
Es más sencillo; más fácil de comer; más blando,
La mitad está compuesta de aire.
El aire está incorporado dentro del helado.
El aire, sin embargo, diluye el sabor.
y es por eso que muy comúnmente usan algún tipo de agente aromatizante.
Y entonces tienen ingredientes de menor calidad, pero tienen la estructura.
Y el último, donde tienen la estructura, es el helado.
Helado... lleno de sabor, lleno de estructura.
Esto completa su experiencia gastronómica.
Podría olerlo desde aquí; es como saltar fuera del cubo.
Y siempre quieren poner muchos más ingredientes naturales dentro.
Así que los ingredientes naturales se quedan en la boca
y pueden degustar su sabor
entre cinco o diez segundos después de derretido en la boca.
Tiene menos grasa,
entonces, si fuera un helado a base de nata, tendría típicamente un 7 % de grasa.
Así que la estructura tiene menos aire, es blando y se derrite en su boca.
Miren qué fácil se coge.
No.
No tengo mi cucurucho.
Bien, está abajo, abajo.
Pero hay más para optimizar:
los cristales.
Aquí es donde podemos pensar en la forma de los cristales.
Podemos usar cristales para hacer objetos más grandes.
El montaje de esos cristales define las propiedades del producto final.
En el laboratorio de la universidad yo hago materiales sintéticos.
En realidad, cultivo cristales...
cultivo cristales con una cierta composición.
y busco hacer ciertos cristales que puedan integrarse bien con un hueso.
El hueso es un montaje natural de materiales,
y está estructurado para mejorar las propiedades.
Puede que se sorprendan, pero el hueso también contiene cristales.
Son cristales largos; que están ensamblados con colágeno,
y que proporcionan unas buenas propiedades mecánicas.
El poder está oculto en cómo se unen.
Y no es un montaje sencillo.
Los cristales se juntan en diferentes niveles de orden.
Entonces podemos ver que a la izquierda tenemos estos pequeños cristales grises.
Están todos orientados; están alineados,
y están interespaciados con moléculas de colágeno.
Así que este es el componente básico.
Uds. tienen muchos de estos juntos dentro de las fibrillas;
las fibrillas están dentro del cilindro, y eso crea una fibra.
Así que pueden ver el orden a medida que se construye.
Estas fibras se colocan en capas;
pueden ver la orientación de las fibras en las diferentes capas.
Y es esta disposición,
este orden el que proporciona unas propiedades mecánicas increíbles.
Piensen en los recién nacidos:
ellos pueden caerse muy libremente; y sus huesos no se rompen.
Tienen unos huesos muy, muy duros.
Así que el orden también es importante en los materiales sintéticos.
Nosotros sintetizamos cristales.
Se pueden hacer revestimientos,
y los revestimientos se colocan en prótesis de cadera.
Comercialmente, este tipo de prótesis están disponibles.
Es bueno que la composición de hueso y cristal
simule lo que ya está en la naturaleza, así que ya es biocompatible.
Funciona bien en la prótesis y se integra con el hueso.
Pero, hay un problema: los cristales dentro están orientados aleatoriamente.
El hueso crece hasta la superficie de la prótesis,
y entonces la prótesis se integra en el hueso,
pero se puede hacer mucho más.
Podemos controlar la forma de los cristales.
Pueden ver que este es un cristal hexagonal largo.
También podemos alinear juntos esos cristales
más o menos como el orden que vimos dentro del hueso,
y luego podemos poner estos cristales en un recubrimiento en la prótesis.
Mi equipo ha pasado unos 10 años
buscando el orden correcto dentro de estos cristales de hueso.
Entonces el cristal de hueso contiene iones de calcio, fosfato, e hidroxilo,
las mismas moléculas que encontramos en nuestro helado.
Estas moléculas
tienen polos eléctricos, así que pueden compararse con una batería.
En un extremo, donde tienen el hidroxilo, tienen la carga positiva;
en el otro extremo, donde tienen el oxígeno,
tienen la carga negativa.
Estos están dispuestos típicamente al azar dentro del recubrimiento.
Pero ¿podemos colocarlos nosotros? ¿podemos introducir un orden?
Veámoslo en un ejemplo de un coro.
¡Aquí lo tienen!
Están todos organizados; están todos mirando al director.
Sabemos que podemos esperar un buen resultado.
Si estuvieran mirando en su dirección,
entonces estaría bastante desorganizado.
Pero como están mirando todos hacia el director,
obtienen el mayor volumen, y el mejor efecto acústico.
De forma parecida,
volviendo a nuestros iones hidroxilos,
podemos pensar en organizar estos iones hidroxilos
dentro de la estructura de cristal.
Así que si podemos organizar todos estos iones hidroxilos,
si echan un vistazo a la derecha,
pueden ver un lado superior positivo, y uno inferior negativo,
luego pueden introducir una carga eléctrica
al final del cristal...
en este caso,
en la superficie del revestimiento.
Y así de esa manera, podemos mejorar las propiedades.
La investigación halló que las células óseas crecen en estas superficies,
y el crecimiento óseo es mucho más activo.
Así que hemos aumentado el valor del material
simplemente jugando con una carga.
Pero podemos hacer más al alinear estos grupo hidroxilos.
Entonces podemos aumentar el valor del material
por la forma del cristal, la orientación de los cristales
y también por la orientación de estos iones hidroxilos.
Así que podemos esperar vidas mejores por estos implantes con valor añadido.
Mis colegas y yo esperamos ver este futuro.
Así que les he mostrado cómo los materiales impactan en nuestro cuerpo
en la comida, en los tejidos, y también dentro de los implantes.
Así que el mensaje que deben llevarse
es que no miren solo la composición,
sino el orden, el montaje y la estructura.
Bien, eso mejorará el rendimiento.
Gracias.
(Aplausos)