Las molA�culas efA�meras existen

Julio 2015.- CientA�ficos de la Universidad de Santiago de Compostela y del Centro de InvestigaciA?n de IBM en la localidad suiza de Zurich, han probado la existencia de los arinos, una familia de molA�culas extremadamente reactivas que fueron sugeridas por primera vez hace 113 aA�os. La tA�cnica podrA�a aplicarse en la elaboraciA?n de nanocintas de grafeno y dispositivos unimoleculares.

La tA�cnica desarrollada podrA�a tener aplicaciones en A?mbitos como la quA�mica y la electrA?nica sobre superficies, concretamente para la elaboraciA?n de nanocintas de grafeno o dispositivos unimoleculares. Algunas de las muchas molA�culas que existen en el universo son lo suficientemente estables para ser aisladas y caracterizadas, pero muchas otras tienen un tiempo de vida tan corto que sA?lo pueden ser identificadas de manera indirecta, estudiando los productos de sus reacciones o a travA�s de mA�todos espectroscA?picos.

Entre este grupo de molA�culas se encuentran los arinos, cuya existencia fue propuesta por primera vez en 1902. Desde entonces, la quA�mica de arinos ha sido clave en la sA�ntesis de una gran variedad de compuestos muy A?tiles, como los fA?rmacos o los materiales moleculares. El reto que presentan estas molA�culas radica en que existen A?nicamente durante unos milisegundos, algo que hasta hoy hacA�a extremadamente difA�cil su estudio.

a�?Nature Chemistrya�? publica la primera imagen de una molA�cula individual de arino, fruto del esfuerzo de un trabajo conjunto realizado por los investigadores del CiQUS e IBM, que han desarrollado una tA�cnica de microscopA�a con resoluciA?n atA?mica.

«Los arinos se estudian en las asignaturas de quA�mica orgA?nica en grados universitarios por todo el mundo. Por lo tanto, es un alivio descubrir que estas molA�culas existen en realidad», afirma el Profesor Diego PeA�a, quA�mico en la USC. «Estamos deseando comprobar quA� nuevos retos quA�micos se pueden abordar mediante esta combinaciA?n entre la sA�ntesis orgA?nica y la microscopA�a de fuerza atA?mica (AFM)».

El proceso comenzA? con la preparaciA?n de las molA�culas precursoras de los arinos en el CiQUS; posteriormente, los investigadores del IBM Research emplearon la punta de un microscopio de efecto tA?nel (STM) para generar arinos individuales a partir de las molA�culas precursoras mediante manipulaciA?n atA?mica. Los experimentos se realizaron sobre una fina capa de cloruro sA?dico a temperaturas prA?ximas al cero absoluto, con el fin de estabilizar los arinos.

Una vez que estas molA�culas fueron generadas, los investigadores usaron la tA�cnica AFM para medir las interacciones entre la punta del microscopio -que termina en una A?nica molA�cula de monA?xido de carbono-, y la muestra, logrando de esta manera visualizar la estructura molecular de los arinos. El resultado obtenido fue una imagen con tal nitidez que los cientA�ficos pudieron estudiar su naturaleza quA�mica y las pequeA�as diferencias entre los distintos enlaces.

«El equipo de IBM viene desarrollando desde 2009 varias tA�cnicas punteras que han hecho posible este logro», dice Niko PavliA?ek, fA�sico en el IBM Research. «En el caso de este estudio fue esencial seleccionar una superficie aislante sobre la que se adsorbieran las molA�culas, asA� como una punta del microscopio adecuada que permitiese visualizarlas. Creemos que esta tA�cnica tendrA? mucha relevancia en el futuro de la quA�mica y de la electrA?nicaA�.

El trabajo es resultado del proyecto europeo PAMS (Planar Atomic and Molecular Scale Devices), cuyo objetivo consiste en desarrollar nuevos dispositivos electrA?nicos de tamaA�o nanomA�trico. Parte de esta investigaciA?n estA? financiada por un proyecto Advanced Grant del European Research Council concedido al investigador de IBM Gerhard Meyer, quien es coautor del trabajo. Estos prestigiosos proyectos financian a los mejores investigadores que trabajan en las fronteras del conocimiento en Europa.

Esta investigaciA?n es tambiA�n resultado de la inversiA?n por parte de IBM de 3.000 millones de dA?lares para los prA?ximos cinco aA�os, con el fin de avanzar en la tecnologA�a de los circuitos integrados y las innovaciones en semiconductores, necesarias para cumplir las demandas de la computaciA?n en la nube o los sistemas de datos masivos. Por otra parte, los resultados obtenidos en este trabajo refuerzan una de las lA�neas de investigaciA?n del CiQUS, centrada en el desarrollo de aproximaciones ascendentes a la electrA?nica de tamaA�o molecular.

El STM y su tA�cnica derivada AFM son las principales herramientas de trabajo en la investigaciA?n a escala atA?mica y molecular. El STM, que fue inventado por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer en IBM Research – Zurich en 1981, permitiA? a los cientA�ficos visualizar por primera vez A?tomos individuales sobre diferentes superficies. Este microscopio revolucionario, por el cual los dos cientA�ficos recibieron en 1986 el Premio Nobel de FA�sica, ha expandido las fronteras de nuestro conocimiento, revelando las propiedades de las superficies y de las molA�culas o A?tomos adsorbidos sobre ellas.