Capturan por primera vez la imagen nítida de una reacción química

Equipos de la Universidad de Berkeley y de la Universidad del País Vasco han conseguido fotografiar por vez primera el antes y el después de una reacción orgánica. La imagen es tan clara que puede intuirse a simple vista, incluso, los enlaces simples, dobles o triples de la interacción entre los diversos átomos.

En la investigación, cuyo primer autor es Dimas Oteyza, recientemente reincorporado al Centro de Física de Materiales CSIC-UPV/EHU, ha sido necesario utilizar avanzadas técnicas de microscopía, como las empleadas por el equipo de Felix Fischer y de Michael Crommie del Lawrence Berkeley National Laboratory. También resultaron imprescindibles las simulaciones aportadas por el equipo de Angel Rubio, catedrático de la UPV/EHU y miembro del Donostia International Physics Center, las cuales fueron necesarias para la interpretación y análisis de las reacciones ocurridas y capturadas en imagen.

En un primer intento infructuoso, los investigadores, usaron técnicas de microscopía STM (Siglas de Scanning Tunnelling Microscopy) pero al no obtener resultados con una resolución lo suficientemente clara decidieron utilizar otra técnica distinta. “Nuestra intención no era obtener imágenes interesantes o bonitas, las reacciones en sí eran nuestra verdadera meta”, explicaba Fischer en unas declaraciones para Science, “pero para ver lo que realmente estaba pasando a nivel atómico teníamos que utilizar el microscopio de fuerza atómica del laboratorio de Michael Crommie”.

Esquema del nc-AFM. Fuente: Lawrence Berkeley National Laboratory

Finalmente, usando un Microscopio de Fuerza Atómica sin contacto (o nc-AFM), los resultados de las pruebas y las propias imágenes obtenidas superaron las expectativas del equipo: “Impresionante”, afirma Fischer, “nadie, hasta ahora, ha sacado nunca una imagen con una resolución de moléculas individuales justo antes y después de que ocurra una reacción orgánica compleja”.

Para ello emplearon una reacción diseñada originalmente por el Dr. R. Bergman consistente en convertir una cadena de linear de carbonos en una estructura aromática, formando anillos bencénicos extendidos a lo largo de una superficie. Esta reacción es un punto clave ya que permite realizarla sobre una disposición de 2 dimensiones. Fischer explica que es muy difícil obtener la misma información en una solución compleja con múltiples reactivos disueltos libremente en un espacio tan complicado de manejar.

La molécula escogida para el estudio fue una oligo-enediina, una molécula simple de tan solo 1nm de longitud, compuesta por tres anillos de benceno enlazados por átomos de carbono, depositados en una superficie plana de metal noble como oro o plata a la que se le induce calor para que ocurra la reacción. El nc-AFM utiliza una pequeña “aguja” la cual se puede ajustar para tener la precisión de un único átomo de oxígeno. Este átomo, dispuesto en la “punta” de la aguja actúa detectando las interacciones atómicas, como si una aguja de tocadiscos se tratase, de manera que se pueden registrar los pequeños “baches” de las fuerzas interatómicas moviendo la aguja adelante y atrás, obteniendo finalmente una imagen nítida de la molecula.

Imágenes de la reacción antes y después. Fuente: Lawrence Berkeley National Laboratory

“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” declaraba Ángel Rubio. Los resultados nos permiten confirmar empíricamente muchas de las predicciones teóricas supuestas en las reacciones moleculares asentando un nuevo hito tanto en la investigación de carácter básico como en el desarrollo de técnicas y materiales a escalas nanométricas.

Referencias Bibliográficas

Notas de Prensa

3 comentarios sobre “Capturan por primera vez la imagen nítida de una reacción química

  • el junio 1, 2013 a las 9:18 pm
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    Simplemente alucinante. Si no lo veo no lo creo. Gracias por compartir.

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    • el julio 17, 2013 a las 8:27 pm
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      Buenas, ¿Podrías indicarme donde encontrar información sobre el nc-AFM?

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      • el julio 18, 2013 a las 1:06 pm
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        Estimada Melisa:

        En el caso de la nc-AFM la información aportada en la propia Wikipedia es de muy buena calidad con múltiples referencias a los distintos artículos científicos que avalan la información y que te permitirán entrar en mayor detalle.

        Te dejo el enlace aquí: http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_force_microscopy

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