INÉDITO| Químicos logran por primera vez reordenar los enlaces atómicos en una sola molécula

La ingeniería química ha dado un paso adelante gracias a investigadores de España y Alemania que han obligado a una sola molécula a sufrir una serie de transformaciones con un pequeño toque de voltaje.

Normalmente, los químicos consiguen precisión en las reacciones ajustando parámetros como el pH, añadiendo o eliminando donantes de protones disponibles para gestionar la forma en que las moléculas pueden compartir o intercambiar electrones para formar sus enlaces.

«Sin embargo, las condiciones de la reacción se alteran hasta tal punto que los mecanismos básicos que rigen la selectividad a menudo resultan imprecisos», señalan los investigadores en su informe, publicado en la revista Science.

El equipo compuesto por investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela, la Universidad de Ratisbona e IBM Research Europe comenzó con una sustancia llamada 5,6,11,12-tetraclorotetraceno (con la fórmula C18H8Cl4). Es una molécula basada en carbono que parece una fila de cuatro celdas de panal flanqueadas por cuatro átomos de cloro que revolotean como abejas hambrientas.

Al pegar una fina capa del material a un trozo de cobre frío, los investigadores echaron a las abejas de cloro fuera, dejando un puñado de átomos de carbono exaltados que se aferran a electrones no apareados en una serie de estructuras relacionadas.

Una sola molécula reconfigurada en isómeros  - Sputnik Mundo, 1920, 18.07.2022
Una sola molécula reconfigurada en isómeros © Foto : Alabugin & Hu, Science

Dos de esos electrones en algunas de las estructuras se reconectaron entre sí, reconfigurando la forma de panal general de la molécula. El segundo par de electrones también estaba dispuesto a emparejarse no solo entre sí, sino con cualquier otro electrón disponible que pudiera aparecer en su camino.

Normalmente, esta estructura inestable duraría poco, ya que los electrones restantes también se emparejarían entre sí. Pero los investigadores descubrieron que con un suave empujón de voltaje de una picana del tamaño de un átomo podían forzar a una sola molécula a conectar ese segundo par de electrones de tal manera que las cuatro células se desalineaban en lo que se conoce como alquino doblado.

Si se agita con un poco menos de fuerza, esos electrones se emparejan de forma diferente, distorsionando la estructura de una manera completamente distinta en lo que se conoce como un anillo de ciclobutadieno.

Al forzar a una sola molécula a adoptar diferentes formas, o isómeros, utilizando voltajes y corrientes precisas, los investigadores pudieron conocer el comportamiento de sus electrones y la estabilidad y configuraciones preferibles de los compuestos orgánicos.

Este tipo de investigación no solo ayuda a que la química sea más precisa, sino que proporciona a los ingenieros nuevas herramientas para fabricar máquinas a nanoescala, deformando las estructuras de carbono en formas exóticas que no serían posibles con la química ordinaria.

Fuente Sputnik

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