Científicos logran por primera vez manipular estructura de las moléculas

Por primera vez en la historia, un equipo internacional de científicos ha conseguido manipular selectivamente los enlaces entre átomos que componen la estructura de una molécula para así crear otras distintas.

El descubrimiento, que ha merecido la portada de la prestigiosa revista Science de este viernes 15 de julio, permitirá en un futuro construir compuestos capaces de realizar tareas como la distribución inteligente de fármacos.

Los investigadores a cargo de la proeza científica pertenecen al IBM Research Zurich (Suiza), la Universidad de Santiago de Compostela (España) y la Universidad de Ratisbona (Alemania).

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Una molécula es la agrupación de dos o más átomos unidos por enlaces covalentes, medio por donde comparten sus electrones. Esta conexión le otorga una identidad y propiedades particulares a cada molécula.

Por ejemplo, el agua es la unión de dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno, tal como indica su fórmula química H2O. Sin embargo, ahora, los científicos han logrado reconfigurar las uniones entre los átomos.

En los experimentos de laboratorio, los investigadores llegaron a crear tres estructuras distintas a partir de una única molécula de 18 átomos de carbono y 8 de hidrógeno (C18H8). Lo impresionante es lo siguiente: dichas modificaciones son reversibles y pueden realizarse cientos de veces, como si se tratase del ensamblaje de un rompecabezas.

“Podemos ensamblar los átomos de una forma inimaginable”, sostuvo Diego Peña, químico español de la Universidad de Santiago de Compostela y uno de los líderes del equipo internacional, ante El País.

Revolución para la química

“Las reacciones selectivas en una sola molécula pueden permitir la creación de novedosas máquinas moleculares artificiales, más complejas y versátiles”, señaló Leo Gross, físico alemán del IBM Research Europe, ante el medio español.

El método actual para crear moléculas complejas es bastante desafiante. Como explican Igor Alagugin y Chaowei Hu en un artículo complementario de Science, es como poner varias piezas de lego dentro de una lavadora y esperar a que se junten en una forma útil.

Sin embargo, este trabajo resulta más fácil y preciso mediante el uso de una versión más avanzada de un microscopio de efecto túnel (SMT, en inglés), un instrumento que le valió el Nobel de Física de 1986 al alemán Gerd Binnig y al suizo Heinrich Rohrer.

La potente óptica de este microscopio permite enfocar a una única molécula del tamaño de una millonésima de milímetro. Luego, mediante pulsos eléctricos de un par de voltios, se pueden romper los enlaces covalentes entre los átomos, modificarlos a su gusto y crear otras estructuras moleculares.

“Estas máquinas moleculares podrían realizar tareas como el transporte de otras moléculas o de nanopartículas; la fabricación y la manipulación de nanoestructuras; y la facilitación de transformaciones químicas”, precisó Gross.

Sin embargo, para alcanzar dicha etapa de desarrollo, hará falta primero dominar esta nueva técnica, que está todavía “en su infancia”, según los autores.