Extraordinaria imagen de una molécula

Extraordinaria imagen de una molécula
BBC Ciencia
La imagen incluso muestra los átomos de hidrógeno en la periferia del pentaceno.
Por primera vez científicos lograron captar la imagen de una molécula con
un detalle estructural sin precedentes, incluso se pueden ver los enlaces
químicos que la mantienen unida.
Los científicos del centro de investigación de IBM en Zurich usaron lo que se conoce
como microscopio de fuerza atómica o AFM (en sus siglas en inglés).
Y aunque en el pasado, utilizando técnicas similares, ya se había logrado observar
la conformación física de un nanotubo de carbono, ésta es la primera vez que se
puede observar la estructura con tanto detalle.
El entendimiento de la estructura molecular a esta escala -afirman los expertospodría ayudar en el diseño de muchas cosas a escala molecular, en particular
materiales electrónicos y hasta medicamentos.
El equipo de científicos -que publica los detalles de su investigación en la revista
Science- es el mismo grupo que en julio pasado logró por primera vez medir la
carga eléctrica de un átomo único.
Enfoque fino
En ambos casos los investigadores de IBM Zurich utilizaron una versión del AFM
que actúa como un pequeñísimo diapasón (la herramienta que se usa para afinar
instrumentos musicales).
Con éste, uno de los dientes del diapasón pasa increíblemente cerca a la muestra y
el otro un poco más lejos.
Cuando se hace vibrar al diapasón el diente más cercano experimenta un cambio
minúsculo en la frecuencia de su vibración, simplemente porque se está acercando
a la molécula.
Al comparar las frecuencias de los dos dientes se puede obtener una medición de la
distancia desde del diente más cercano con lo cual se puede establecer de forma
efectiva un "mapa" de la estructura molecular.
Esta medición requiere de una precisión extrema.
Para evitar los efectos de las moléculas de gas extraviadas y del sacudimiento
general a escala atómica que experimentan los objetos a temperatura ambiente,
todo el proceso debe mantenerse al alto vacío y a temperaturas
extraordinariamente frías.
Sin embargo, como la punta de los dientes del AFM no están bien definidas y no
son lo suficientemente agudas a la escala de átomos únicos, esto provocaba que las
imágenes se vieran borrosas.
Los investigadores pensaron que podían evitar este efecto eligiendo
deliberadamente una pequeña molécula única (de pentaceno) -formada por un
átomo de carbono y uno de oxígeno- y formando una punta del AFM lo más aguda y
mejor definida posible.
Con átomos periféricos
Los investigadores también lograron medir por primera vez la carga de un átomo único.
Su medición de la molécula de pentaceno utilizando esta punta de monóxido de
carbono muestra los enlaces entre los átomos de carbono en cinco anillos unidos, e
incluso releva enlaces a los átomos de hidrógeno en la periferia de la molécula.
Tal como explicó a la BBC Leo Gross, quien dirigió la investigación, el equipo planea
ahora combinar su capacidad para medir cargas individuales con esta nueva técnica
para representar moléculas con un nivel de detalle sin precedentes.
Esto, dice el científico, podrá ayudar en particular al campo de la electrónica
molecular, que es un futuro potencial de la electrónica en el que las moléculas
individuales actúan como interruptores y transistores.
Aunque el enfoque puede trazar los enlaces etéreos que conectan a los átomos, no
puede distinguir entre átomos de diferente tipo.
El equipo intenta ahora usar la nueva técnica junto con otro método similar
conocido como microscopía de efecto túnel (STM) -en el que un pequeño voltaje es
aplicado a lo largo de la muestra- para determinar si los dos métodos combinados
pueden mostrar la naturaleza de cada átomo en las imágenes del AFM.
Esto, dice Leo Gross, ayudaría a todo el campo de la química, en particular la
química sintética que se utiliza en el diseño de fármacos.
Los resultados, agrega el científico, serán también de mucho interés para quienes
estudian el mundo de la nanotecnología con instrumentos similares.