Avance: los científicos desarrollan moléculas artificiales que se comportan como las reales

Emil Sierda, responsable de realizar los experimentos en la Universidad de Radboud: 'Hace unos años tuvimos la loca idea de construir un simulador cuántico. Queríamos crear moléculas artificiales que se parecieran a moléculas reales. Entonces desarrollamos un sistema en el que podemos atrapar electrones. Los electrones rodean una molécula como una nube y utilizamos esos electrones atrapados para construir una molécula artificial.' Los resultados que encontró el equipo fueron sorprendentes. Sierda: 'El parecido entre lo que construimos y las moléculas reales era asombroso'.

Moléculas cambiantes

Alex Khajetoorians, jefe del departamento de Microscopía de Sonda de Barrido (SPM) del Instituto de Moléculas y Materiales de la Universidad de Radboud: 'Fabricar moléculas ya es bastante difícil. Lo que suele ser más difícil es entender cómo reaccionan determinadas moléculas, por ejemplo cómo cambian cuando se tuercen o se modifican.' La forma en que las moléculas cambian y reaccionan es la base de la química y conduce a reacciones químicas, como la formación de agua a partir de hidrógeno y oxígeno. «Queríamos simular moléculas para poder disponer del conjunto de herramientas definitivo para doblarlas y ajustarlas de formas que son casi imposibles con moléculas reales. De esa manera podemos decir algo sobre moléculas reales, sin crearlas o sin tener que lidiar con los desafíos que presentan, como su forma en constante cambio.'

Benceno

Utilizando este simulador, los investigadores crearon una versión artificial de una de las moléculas orgánicas básicas de la química: el benceno. El benceno es el componente inicial de una gran cantidad de productos químicos, como el estireno, que se utiliza para fabricar poliestireno. Khajetoorianos: 'Al producir benceno, simulamos una molécula orgánica de libro de texto y construimos una molécula compuesta de elementos que no son orgánicos'. Además, las moléculas son 10 veces más grandes que sus contrapartes reales, lo que hace que sea más fácil trabajar con ellas.

Usos prácticos

Los usos de esta nueva técnica son infinitos. Daniel Wegner, profesor asistente del departamento de SPM: 'Apenas hemos empezado a imaginar para qué podemos utilizar esto. Tenemos tantas ideas que es difícil decidir por dónde empezar.' Al utilizar el simulador, los científicos pueden comprender mucho mejor las moléculas y sus reacciones, lo que ayudará en todos los campos científicos imaginables. Wegner: 'Por ejemplo, es muy difícil fabricar nuevos materiales para el hardware informático del futuro. Al hacer una versión simulada, podemos buscar propiedades y funcionalidades novedosas de determinadas moléculas y evaluar si valdrá la pena fabricar el material real.' En un futuro lejano, todo tipo de cosas pueden ser posibles: comprender reacciones químicas paso a paso, como en un vídeo en cámara lenta, o fabricar dispositivos electrónicos artificiales de una sola molécula, como reducir el tamaño de un transistor en un chip de computadora. Incluso se sugiere que los simuladores cuánticos funcionen como computadoras cuánticas. Sierda: 'Pero queda un largo camino por recorrer, por ahora podemos empezar por comprender las moléculas de una manera que nunca antes habíamos comprendido'.