Molécula de dibenzonaftoperileno (DBNP) obtenida mediante el Microscopio de Resoluciòn Atòmica AFM de los laboratorios de IBM-Zurich, donde se observan enlaces con diferentes longitudes ( IB Zurich-Universidad de Santiago de Compostela)

Un grupo de científicos de IBM y de la Universidad de Santiago de Compostela en España, observó por primera vez en un microscopio de resolución atómica, los enlaces moleculares individuales y detectó en ellos sorpresivas diferencias de longitud.

Con una resolución del orden de un picómetro, equivalente a una millonésima parte de una micra, los científicos fueron capaces de ver por primera vez con detalle la imagen de los enlaces químicos existentes en moléculas individuales.

Los enlaces moleculares son característicos para cada tipo de molécula y se forman cuando los átomos se unen intercambiando pares de electrones. Este intercambio puede ocurrir entre un átomo y otro, o entre un átomo y otro enlace molecular.

Para sorpresa de los participantes en el estudio, se evidenciaron pequeñas diferencias en los enlaces individuales de los átomos, como parte funcional de la estructura global de la molécula, informa la revista de la Universidad de Compostela, el 14 de septiembre.

“Esto tendrá un gran impacto en las propiedades optoelectrónicas y químicas”, agrega el informe.

El descubrimiento puede ser muy importante para la aplicación de dispositivos en las comunicaciones inalámbricas de banda ancha o las pantallas electrónicas, afirma el grupo de IBM.

“Hemos encontrado dos mecanismos de contraste diferentes para distinguir los enlaces. El primero se basa en las pequeñas diferencias en la fuerza medida sobre los enlaces. Esperábamos este tipo de contraste, pero ha sido un reto resolverlo”, declaró el científico de IBM, Leo Gross, según el informe de IBM.

“El segundo mecanismo de contraste verdaderamente llegó de sorpresa: los enlaces aparecieron con diferentes longitudes de medidas del Microscopio de Fuerza Atómica (AFM)”, agregó el científico.

“Con la ayuda de los cálculos computacionales encontramos que la inclinación de la molécula de Monóxido de Carbono en el ápice de la punta de la sonda era la causa del contraste”, aclaró Leo Gross.

Con el microscopio captaron los enlaces de carbono en nanoestructuras de Fullerenos (C60), conocidas como las ‘buckyball’ por su forma de balón de fútbol. Los ‘buckyball’, cuando se detectaron por primera vez causaron mucho interés. Inspiraron incluso a los aficionados de origami para recrear estas particulares estructuras ( video).

Los científicos además obtuvieron imágenes de dos hidrocarburos policíclicos aromáticos conocidos por sus siglas PAH, que se asemejan a los pequeños copos de grafeno.

Los científicos estudian estos productos pues “corresponden a los materiales con las propiedades más prometedoras”, explica Diego Peña, uno de los autores del estudio, investigador del Centro de Investigación de Química biológica y Materiales Moleculares de la Universidad de Compostela, junto a Alejandro Criado y Enrique Guitián.

El estudio de las propiedades de estas moléculas, está estrechamente relacionado con la distribución de los electrones en la estructura molecular, “de ahí la importancia de visualizar detalles con la resolución atómica”, agrega Peña.

La idea es que ellos puedan individualizar con precisión el comportamiento químico y físico. “Es una poderosa herramienta para controlar nuestro entorno en escala atómica”, según Diego Peña.

IBM informa que en imágenes anteriores no habían logrado captar las sutiles diferencias de los enlaces, porque “lograr discriminar el orden de los enlaces está próximo al límite de la resolución técnica”.

Para logar captar esto, los científicos tuvieron que seleccionar y sintetizar moléculas en las que se pudiera eliminar cualquier efecto perturbador.

El estudio científico fue publicado con el título de “Discriminación del orden de enlaces mediante Microscopía de Fuerza Atómica” (Bond-Order Discrimination by Atomic Force Microscopy).

IBM fue pionero en crear un microscopio de efecto túnel STM, con el científico Gerd Binning y Heirich Rohrer. Con esto se obtuvieron las primeras visualizaciones de átomos individuales y más tarde su manipulación. Esto les otorgó el Premio Nobel de Física en 1986.

“El STM, está reconocido como el instrumento que abrió las puertas al mundo nano”, destaca IBM Zurich. “En 2011, IBM inauguró su centro de Nanotecnología Binnig and Rohrer.