Extraordinaria imagen de una molécula

BBC Ciencia, 28 de agosto de 2009

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 expertos- podría 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.