Uno de los objetivos de larga data que persiguen los químicos ha sido lograr seguir y visualizar directamente cómo cambian las estructuras de las moléculas cuando experimentan transformaciones químicas complejas. Intermedios de reacción, que son sustancias altamente inestables que se forman en diferentes pasos en unLa reacción antes de que se obtengan los productos es particularmente difícil de identificar y caracterizar debido a su corta vida útil. Conocer la estructura de estas especies intermedias puede ser muy útil para comprender los mecanismos de reacción y, lo que es más, podría tener un gran impacto enindustria química, ciencia de materiales, nanotecnología, biología y medicina.
Un equipo internacional líder de investigadores dirigido por Felix R. Fischer y Michael F. Crommie Universidad de California en Berkeley y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, y por Angel Rubio Profesor de la UPV / EHU-Universidad del País Vascoy líder del Grupo de Investigación de Espectroscopía Nano-Bio de la UPV / EHU, y Director del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia en Hamburgo ha fotografiado y resuelto la configuración de enlace de los reactivos, los productos intermedios y finales de un complejo, reacción orgánica a nivel de molécula única. The journal Química de la naturaleza ha publicado esta investigación en su último número.
El equipo ha obtenido las imágenes de las estructuras químicas asociadas con diferentes pasos en la cascada de reacción que involucran múltiples pasos de moléculas de enediyne en una superficie plateada, usando microscopía de fuerza atómica sin contacto nc-AFM con una punta particularmente sensible:usa una aguja muy fina que puede detectar las protuberancias más pequeñas a escala atómica de manera similar a la lectura en Braille, ya que absorbe una molécula de monóxido de carbono que actúa como un "dedo" en el texto para aumentar su resolución.
La identificación precisa de la configuración de enlace de las especies intermedias "ha permitido determinar la compleja secuencia de transformaciones químicas a lo largo del mecanismo de reacción desde los reactivos a través de los intermedios hasta los productos finales", explicó Ángel Rubio, profesor de la UPV / EHU, "y al mismo tiempo desentrañar los mecanismos microscópicos detrás de ese intrincado comportamiento dinámico "
Estabilizando los intermedios
Al combinar los últimos avances en cálculo numérico y los modelos analíticos clásicos que describen la cinética de las reacciones químicas secuenciales, se ha demostrado un área que explora la velocidad de las reacciones y los eventos moleculares que tienen lugar en él. Por lo tanto, para explicar la estabilizaciónde los intermedios, no es suficiente solo considerar su energía potencial, es esencial tener en cuenta la disipación de energía y los cambios en la entropía molecular, que mide hasta qué punto está organizado un sistema, la superficie y, en particular, la interacción deLos intermedios extremadamente inestables con la superficie, juegan un papel clave tanto para la entropía como para la disipación de energía, lo que resalta una diferencia fundamental entre las reacciones soportadas en la superficie y la química de la fase gaseosa o la solución.
Tal comprensión detallada lograda a través de la sinergia entre la imagen de las reacciones químicas de una molécula y los últimos avances en el modelado por computadora "constituye un hito fundamental en el análisis de las reacciones químicas", especificó. De hecho, a medida que avanzabaResalte, con todo esto "muchas de las limitaciones en las técnicas espectroscópicas convencionales se han superado y se ha obtenido una imagen sin precedentes a escala atómica de los mecanismos de reacción, las fuerzas impulsoras y la cinética". Según Rubio, todo este nuevo conocimiento puede abrirseIncontables campos hasta ahora inexplorados: diseños futuros y optimizaciones de sistemas catalíticos heterogéneos, desarrollo de nuevas herramientas sintéticas aplicadas a la nanotecnología basada en el carbono, así como aplicaciones bioquímicas y de ciencia de materiales.
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Materiales proporcionado por Universidad del País Vasco . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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