31/05/2013 - Fotografían por primera vez los cambios atómicos que sufre una molécula en una reacción química

Menéame

Conseguir una imagen de una molécula mientras está sufriendo una reacción ha sido considerado uno de los santos griales de la química. Científicos de la Universidad de Berkeley y de la Universidad del País Vasco han logrado, por primera vez, fotografiar con gran precisión una molécula antes e inmediatamente después de una reacción orgánica compleja.

Las imágenes permiten apreciar los procesos de ruptura y creación de enlaces entre los átomos que componen la molécula. El artículo, titulado Direct Imaging of Covalent Bond Structure in Single-Molecule Chemical Reactions, del que son autores los grupos de Felix Fischer (Departamento de Química de la Universidad de Berkeley), de Michael Crommie (Departamento de Física de la Universidad de Berkeley) y de Ángel Rubio (catedrático de la UPV/EHU e investigador del Centro de Fisica de Materiales CSIC-UPV/EHU y del Donostia International Physics Center) aparecen este 30 de mayo, entre las investigaciones destacadas por la edición online Science Express y saldrá a mediados de junio en la edición en papel de Science. El primer autor del artículo es Dimas Oteyza, que acaba de reincorporarse al Centro de Física de Materiales CSIC-UPV/EHU tras su estancia postdoctoral en Berkeley.

Imagen Fuente (UPV)

Las reacciones químicas orgánicas son, en general, los procesos fundamentales que subyacen en toda la biología, así como en importantísimos procesos industriales, como, por ejemplo, la producción de combustible líquido. Los modelos estructurales de moléculas en los que tradicionalmente se ha confiado para comprender estos procesos provienen de medias que se han calculado sobre medidas indirectas de un enorme número de moléculas (del orden de 1020), así como de cálculos teóricos. Nadie había tomado antes imágenes de moléculas individuales antes e inmediatamente después de una reacción orgánica compleja.

"La importancia de nuestro descubrimiento es que hemos sido capaces de obtener imágenes detalladas de las estructuras en las que una molécula se puede transformar sobre una superficie, y de esa manera hemos podido determinar los movimientos atómicos que subyacen en esas transformaciones químicas", explica Ángel Rubio. En concreto, los investigadores han captado imágenes de alta definición de un oligo-enediyne (una molécula simple compuesta por tres anillos de benceno enlazados por átomos de carbono) depositados en una superficie plana de oro. La técnica utilizada es la llamada non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM), que se basa en un instrumento con una sonda táctil extraordinariamente sensible. Este microscopio de fuerza atómica utiliza una aguja muy fina que puede detectar las más pequeñas protuberancias a escala atómica, de forma parecida a la que usamos para leer una palabra escrita en Braille con las yemas de los dedos. Como las moléculas de oligo-enediyne son tan pequeñas (~10-9 m), la punta de la sonda se configuró para que consistiera en un único átomo de oxígeno. Ese átomo provenía de una única molécula de monóxido de carbono, CO, adsorbida en la punta del microscopio AFM y actúa como "dedo" en la lectura táctil.

Moviendo este "dedo" atómico adelante y atrás a lo largo de la superficie, obtuvieron perfiles que correspondían con las posiciones precisas de los átomos y los enlaces químicos del oligo-enediyne. Avances recientes en esta técnica de microscopia la han hecho tan precisa que los investigadores han podido incluso distinguir si los enlaces entre los átomos de carbono eran simples, dobles o triples. Después, calentaron la superficie en la que se encontraban las moléculas, induciendo una reacción química relacionada estrechamente con las ciclizaciones. Las ciclizaciones, descubiertas por el profesor Bergman, de la Universidad de Berkeley, a comienzos de los años 70, consisten en la formación de anillos aromáticos, es decir, átomos de carbono enlazados en cadenas se pliegan en forma de anillo. "Los perfiles que registramos tras hacer reaccionar las moléculas muestran claramente cómo se forman nuevos enlaces químicos y cómo los átomos dentro de las moléculas se reorganizan para formar nuevas estructuras", explica Dimas Oteyza. Los resultados se han podido interpretar y analizar microscópicamente gracias a simulaciones realizadas en el grupo de Angel Rubio.

Además de conseguir una sorprendente confirmación visual de los mecanismos microscópicos que subyacen a las reacciones químicas orgánicas predichas teóricamente, este trabajo tiene relevancia para la fabricación de nuevos materiales y aparatos electrónicos de medida de alta precisión a escala nanométrica.

______________________

UPV/EHU

La Fundación Corell, junto a la Fundación Ibercaja y la Fundación Repsol organizan el evento presencial “Combustibles para una movilidad sostenible en el transporte pesado civil y militar”. La jornada se celebrará el 4 de diciembre de 2025 en el Espacio Mobility City de Zaragoza de la Fundación Ibercaja.

El encuentro reunirá ...

El II Congreso Internacional de la Ventana, la Fachada y la Protección Solar, organizado por ASEFAVE, finalizó el pasado viernes tras dos jornadas que reunieron a más de 300 profesionales en el Estadio Riyadh Air Metropolitano de Madrid. La edición, celebrada los días 13 y 14 de noviembre, volvió a poner el foco ...

/INS. Lappset launches its new flagship playground collection, Prime, in November 2025. Prime playground collection is based on Lappset’s Playful NordicTM design, which balances form, function and fun in novel ways.

Blending tried-and-true Nordic design values with a sense of playfulness and wonder, the Rovaniemi-based family company has created a design language that ...

Los próximos 26 y 27 de noviembre tendrá lugar en Ferrol el Congreso de Seguridade Industrial organizado por el Colegio de Ingenieros Industriales de Galicia y la Xunta. El congreso se celebrará en la Agencia Galega de Innovación (GAIN), uno de los espacios de referencia para el impulso tecnológico y ...

Dos ingenieros aeronáuticos gallegos, Javier Losada y Juan Pan, ingenieros aeronáuticos gallegos, han recibido el 'Premio Innovación Aeronáutica 2025' del Colegio Oficial de Ingenieros Aeronáuticos de España (COIAE), por un proyecto que permite evaluar el estado del pavimento de las carreteras mediante drones e inteligencia artificial.

Premio Innovación Aeronáutica 2025

Más información