Actualizado 08/10/2018 13:53 CET

Avance en la capacidad de controlar las reacciones químicas

Laboratorio donde se realizó el estudio
DIANA TYSZKO

   MADRID, 8 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Químicos de la Universidad de Toronto han encontrado una manera de seleccionar el resultado de la reacción química empleando un factor difícil de alcanzar, conocido como el 'parámetro de impacto'.

   El equipo, dirigido por el investigador ganador del Premio Nobel John Polanyi, ha encontrado un medio para seleccionar el parámetro de impacto o la distancia perdida por la cual una molécula reactiva pierde una molécula objetivo, lo que altera los productos de la reacción química.

   "Los químicos lanzan moléculas a otras moléculas todo el tiempo con la esperanza de hacer algo nuevo --describe en un comunicado Polanyi, profesor universitario en el Departamento de Química de la U de T--. En este estudio, hemos encontrado una manera de controlar el resultado apuntando un proyectil molécula a una molécula objetivo, con una precisión de una pequeña fracción del diámetro de la molécula objetivo".

   La dinámica molecular en química es muy parecida a un juego de billar. Así como un jugador de billar envía la bola entrante hacia la bola objetivo, los químicos lanzan una molécula hacia otra para producir una reacción química.

   Sin embargo, esto se puede hacer, ahora está claro, ya sea por casualidad como ha sido la norma, o por diseño como el nuevo trabajo demuestra que es posible.

   Anteriormente, la aleatoriedad inherente en los movimientos moleculares ha impedido a los químicos apuntar sus moléculas proyectiles a objetivos químicos, como hacen los jugadores de billar. En su lugar, se han visto obligados a jugar su juego de billar con los ojos vendados.

   "A lo largo de los años, los químicos se han vuelto muy buenos jugando billar con los ojos vendados, usando pelotas pegajosas y lanzándolos fuerte o débilmente --cuenta Polanyi--. Pero hemos encontrado una manera de quitarnos la venda y apuntar cada disparo".

   Los investigadores, cuyo trabajo se publica este viernes en 'Science Advances', lograron esto depositando moléculas en un cristal metálico, luego aplicando una pequeña corriente desde una punta de metal atómicamente afilada a una de las moléculas.

   Esta adición de energía causó que una molécula "proyectil"; se disparara a través de la superficie en línea recta, a lo largo de una de las crestas en forma de riel en el cristal metálico hacia una molécula "objetivo" cercana presente en el cristal, fallando por una cantidad controlada.

CONTROLAR EL RESULTADO DE LA COLISIÓN MOLECULAR

   Diferentes distancias erróneas, llamadas 'parámetros de impacto' se mostraron reproducibles para dar diferentes resultados, es decir, distintos patrones de reacción.

   "La superficie cristalina subyacente es nuestra mesa de billar", dice Kelvin Anggara, científico postdoctoral en el grupo de investigación de Polanyi y autor principal del estudio.

   "Al aprovechar los surcos que la naturaleza ha marcado convenientemente en la superficie de los cristales, encontramos que podríamos guiar el proyectil molecular móvil para que golpee al objetivo de frente o en una colisión de refilón que no alcance al objetivo en una cantidad deseada. De esa manera, al igual que en el billar, podemos controlar el resultado de la colisión molecular", relata.

   La selección de la distancia fallida o el parámetro de impacto en las colisiones entre moléculas reactivas ha sido hasta ahora denominada "fruto prohibido de la dinámica de reacción" por el profesor de la Universidad de Harvard (Estados Unidos) Dudley R.Herschbach, con quien Polanyi compartió el Premio Nobel de Química de 1986 junto con Yuan T. Sotavento.

   Aunque los descubrimientos realizados por el trío permitieron a los químicos inferir muchas de las fuerzas en juego en una reacción química, el parámetro de impacto ha desafiado el control directo.

   Esto es cierto incluso en las famosas condiciones bien controladas de los "haces moleculares cruzados". Con frecuencia se pasa por alto que, aunque los haces de este método elegante se dirigen entre sí, las moléculas no lo son. Ahora, las moléculas individuales pueden dirigirse unas a otras, con bastante precisión.

   "Creemos que este es un gran paso adelante en el control de las reacciones químicas", dice Anggara, quien realizó el estudio junto con Polanyi, la investigadora asociada Lydie Leung y el estudiante graduado Matthew Timm.