En el siglo XIX, la comunidad científica estaba perpleja sobre cómo estaban dispuestos los átomos del misterioso compuesto benceno. Esta molécula "aromática" pronto demostró tener una estructura sorprendentemente simple: constaba de seis átomos de carbono y seis de hidrógeno. Pero, ¿cómo podría¿Estos doce átomos se ordenan en el espacio para formar un objeto químicamente estable? El químico Friedrich August Kekulé, más tarde profesor de la Universidad de Bonn, trajo luz a la oscuridad. Cuenta la leyenda que se sentó a dormir junto a la chimenea en el invierno de 1861.Kekulé tuvo de repente una visión de una serpiente devorando su propia cola. Se dio cuenta de que los átomos de carbono del benceno debían estar organizados en un círculo, similar a una pequeña rueda de carro.
"Este sueño finalmente sentó las bases para la expansión masiva de la industria química hacia fines del siglo XIX", dice el profesor Sigurd Höger del Instituto Kekulé de Química Orgánica y Bioquímica de la Universidad de Bonn, quien es miembrodel Área de Investigación Transdisciplinaria "Bloques de construcción de la materia e interacciones fundamentales" en la Universidad de Bonn. El benceno es un bloque de construcción importante para pinturas, productos farmacéuticos y plásticos, por ejemplo.
Cientos de anillos de benceno en forma de escalera
Aunque la rueda a menudo se promociona como el invento más antiguo de la humanidad, la escalera es en realidad un poco más antigua. Los sucesores de Kekulé en la Universidad de Bonn habían soñado durante mucho tiempo con moléculas en forma de escalera, formadas por cientos de anillos de benceno.Investigadores del Instituto Kekulé y el Centro Mulliken de Química Teórica de la Universidad de Bonn, junto con un equipo dirigido por el profesor John Lupton del Instituto de Física Experimental y Aplicada de la Universidad de Regensburg, han construido ahora una escalera molecular de este tipo.Se trata de una molécula con dos pistas de los denominados "polímeros conjugados", en los que se alternan enlaces dobles y sencillos entre los átomos de carbono, que forman los rieles a los que te aferras al subir una escalera ordinaria.
Los investigadores primero diseñaron un compuesto precursor que contenía solo una cadena de polímero y grupos polimerizables unidos: una "serpiente" flexible. Para parte del material, el segundo riel de la escalera se formó en un paso posterior por medio deuna reacción de cremallera, muy similar a cuando se cierra un anorak. De esta manera, además del polímero con un solo riel conjugado, el equipo obtuvo un polímero con dos rieles conjugados: la "escalera" rígida. Ambos polímeros eran de igual longitud yahora podrían compararse entre sí: ¿Cómo afectaría el convertir una serpiente en una escalera a las propiedades del material?
Los investigadores examinaron la estructura con un microscopio de efecto túnel. La diminuta escalera molecular mide un nanómetro una millonésima de milímetro de alto, dos nanómetros de ancho y cien nanómetros de largo. Los químicos también confirmaron la forma y la extraordinaria rigidez de las escaleras.- en comparación con las serpientes - a través de extensas simulaciones por computadora que utilizan una teoría novedosa que predice los movimientos individuales de todos los átomos dentro de la molécula.
bloque de construcción potencial para la electrónica
"La estructura de la escalera se retiene no solo cuando las moléculas se colocan en una superficie, sino también cuando se disuelven en un líquido", dice el profesor Lupton de la Universidad de Regensburg. Esta característica, agrega, permite que la energía se muevaa lo largo de la molécula en el espacio, proporcionando un bloque de construcción potencial para redes ópticas, circuitos y sensores.
En principio, estos polímeros conducen corrientes eléctricas y se pueden utilizar para crear nuevas pantallas basadas en diodos emisores de luz orgánicos OLED o para convertir la luz en electricidad en una célula solar. Cuando la luz incide sobre una molécula de este tipo, esabsorbió y produce un pequeño paquete de energía. Los investigadores pudieron observar cómo estos paquetes se movían a lo largo de la escalera prácticamente sin obstáculos, como en una tirolesa. Los polímeros abiertos en forma de serpiente, por otro lado, no muestran este efecto.Las propiedades son similares a las de las moléculas de polímero convencionales: los paquetes se deslizan a lo largo de las "serpientes" y pierden energía.
El sueño destrozado de Kekulé
"Si bien el viejo Kekulé 'vio' la molécula única como un anillo, ciertamente nunca soñó que algún día habría moléculas gigantes de tal rigidez que no podrían morderse sus propias colas", dice Höger, resumiendo el resultado con unguiño.
Video de simulación por computadora de moléculas : http://www.youtube.com/watch?v=PgBQ4pOKlE0
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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