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Fotos de enlaces químicos

Cuando uno mira un libro de química, es común apreciar dibujos e ilustraciones de los átomos unidos entre sí a través de líneas o barras formando moléculas. Sin embargo, estas líneas son solo una forma muy sencilla de representar la realidad. Los electrones no se encuentran estáticos uno al lado del otro formando enlaces químicos (tal como lo vemos en la estructura de Lewis), sino formando una nube donde la ubicación del electrón se rige por la ley de las probabilidad.

La tecnología ha avanzado tanto que hoy en día podemos observar y manipular moléculas individualmente. Los estructuras atómicas ya están empezando a ser visibles. Sin embargo, aún no somos capaces de apreciar las reacciones químicas en vivo y en directo y las imágenes de los enlaces atómicos todavía presentan muy baja resolución.

Un grupo de investigadores de la Universidad de California Berkeley (EEUU) y de la Universidad del País Vasco (España) han logrado observar, por primera vez, no solo los enlaces químicos de una molécula, sino también, su transformación en diferentes compuestos según un artículo publicado esta semana en Science.

enlacequimico

Los primeros intentos de fotografiar la estructura química de las moléculas se hizo con ayuda del microscopio de efecto túnel (STM). Gracias al STM se han obtenido hermosas imágenes a nivel atómico de los nanotubos de carbono y de diferentes superficies metálicas. Sin embargo, la principal desventaja es su baja resolución que está limitada por el contraste de la densidad local de estados electrónicos. En la siguiente imagen veremos la misma estructura de la imagen superior pero a través del STM.

Captura de pantalla (11)

También se intentó revelar las estructuras químicas mediante la microscopía electrónica de transmisión (TEM), sin embargo los rayos de electrones usados en esta técnica son tan energéticos que terminan por destruir las estructuras que están siendo analizadas.

En el presente estudio, el Dr. Dimas García de Oteyza y colaboradores usaron el microscopio de fuerza atómica en modo sin contacto (nc-AFM) para estudiar la estructura química de enodiinos a través de su proceso de ciclación sobre una superficie de metálica Ag(100) en cámaras de ultra vacío.

Los investigadores pusieron oligómeros de fenileno – etinileno (un tipo de enodiino) sobre una superficie de plata ultra pura a temperaturas criogénicas de -267°C dentro de una cámara de ultra vacío. Luego, calentaron la cámara hasta temperaturas superiores a los 90°C y observaron a través del nc-AFM todo el proceso de ciclación de Bergman con una resolución que permitió ver claramente los enlaces atómicos de los nuevos compuestos formados. Una belleza.

Captura de pantalla (10)

Sin dudas, la aplicación de esta técnica dentro del campo de la nanotecnología será muy importante porque permitirá diseñar y desarrollar precursores para la síntesis de diferentes arquitecturas moleculares con un nivel de precisión sin precedentes.


Referencia:

ResearchBlogging.orgDimas G. de Oteyza, Patrick Gorman, Yen-Chia Chen, Sebastian Wickenburg, Alexander Riss, Duncan J. Mowbray, Grisha Etkin, Zahra Pedramrazi, Hsin-Zon Tsai, Angel Rubio, Michael F. Crommie, & Felix R. Fischer (2013). Direct Imaging of Covalent Bond Structure in Single-Molecule Chemical Reactions Science DOI: 10.1126/science.1238187

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