Martes, 01 de septiembre de 2009
Primera imagen de los átomos de una molécula
Científicos del centro de IBM en Zúrich logran visualizar la estructura química del pentaceno.
¿Qué es el Pentaceno?
Es un hidrocarbro aromático policíclico formado por la integración de cinco anillos de benceno.
Esta conjugación extendida juntoa su estructutra cristalina es responsable de sus propiedades como semiconductor orgánico.Molécula de Pentaceno
Las notas viene vía El País (España) y BBC (Reino Unido)...
Primera imagen de una molécula
Los átomos que forman una molécula se han logrado visualizar bien por primera vez, a través de un Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM). Este logro de los científicos del laboratorio de IBM en Zúrich (Suiza) representa un hito en el ámbito de la nanotecnología y la electrónica molecular y un avance en el desarrollo y mejora de las prestaciones de los dispositivos electrónicos, explica la empresa. La molécula es el pentaceno (C22H14), consistente en cinco anillos de benceno enlazados formando una cadena aromática, que es candidato a ser utilizada en nuevos semiconductores orgánicos.
Estructura interna de una molécula de pentaceno, de 1,4 nanómetros de longitud. Abajo, modelo de la misma (los átomos grises son de carbono y los blancos de hidrógeno).Este logro, que se ha publicado en la revista Science, sigue a otro experimento publicado en la misma revista hace dos meses en el que el equipo midió los estados de carga de los átomos con el mismo tipo de microscopio. Así se podrá investigar cómo se trasmite la carga a través de las moléculas o de redes moleculares. Además, los investigadores han conseguido descubrir que la fuerza repulsiva que les ha permitido obtener el contraste suficiente para la imagen procede del efecto cuántico denominado principio de exclusion de Pauli.
En los últimos años, se había conseguido definir nanoestructuras a escala atómica y ahora ha sido posible mostrar la estructura química de una molécula con una resolución atómica, viendo los átomos individuales, ha comentado el investigador Gerhard Meyer, según el cual se puede considerar este hecho similar a la capacidad de traspasar un tejido blando con rayos X para obtener una imagen nítida de los huesos.
Supone un avance significativo en el desarrollo de la electrónica molecular, ya que para aumentar las prestaciones de los dispositivos electrónicos, ordenadores o teléfonos móviles, y reducir su tamaño, es preciso trabajar sobre estructuras atómicas, utilizando herramientas que permitan ver y manipular la materia a dicha escala.
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¿Cómo funciona un microscopio de fuerzas atómicas?
Equipo de investigadores de la IBM junto al AFM.El equipo de científicos -que publica los detalles de su investigación en la revista Science- es el mismo grupo que en julio pasado logró por primera vez medir la carga eléctrica de un átomo único.
Enfoque fino
En ambos casos los investigadores de IBM Zurich utilizaron una versión del AFM que actúa como un pequeñísimo diapasón (la herramienta que se usa para afinar instrumentos musicales).
Con éste, uno de los dientes del diapasón pasa increíblemente cerca a la muestra y el otro un poco más lejos.
Cuando se hace vibrar al diapasón el diente más cercano experimenta un cambio minúsculo en la frecuencia de su vibración, simplemente porque se está acercando a la molécula.
Al comparar las frecuencias de los dos dientes se puede obtener una medición de la distancia desde del diente más cercano con lo cual se puede establecer de forma efectiva un "mapa" de la estructura molecular.
Esta medición requiere de una precisión extrema.
Para evitar los efectos de las moléculas de gas extraviadas y del sacudimiento general a escala atómica que experimentan los objetos a temperatura ambiente, todo el proceso debe mantenerse al alto vacío y a temperaturas extraordinariamente frías.
Sin embargo, como la punta de los dientes del AFM no están bien definidas y no son lo suficientemente agudas a la escala de átomos únicos, esto provocaba que las imágenes se vieran borrosas.
Los investigadores pensaron que podían evitar este efecto eligiendo deliberadamente una pequeña molécula única (de pentaceno) -formada por un átomo de carbono y uno de oxígeno- y formando una punta del AFM lo más aguda y mejor definida posible.
Con átomos periféricos
Su medición de la molécula de pentaceno utilizando esta punta de monóxido de carbono muestra los enlaces entre los átomos de carbono en cinco anillos unidos, e incluso releva enlaces a los átomos de hidrógeno en la periferia de la molécula.
Tal como explicó a la BBC Leo Gross, quien dirigió la investigación, el equipo planea ahora combinar su capacidad para medir cargas individuales con esta nueva técnica para representar moléculas con un nivel de detalle sin precedentes.
Esto, dice el científico, podrá ayudar en particular al campo de la electrónica molecular, que es un futuro potencial de la electrónica en el que las moléculas individuales actúan como interruptores y transistores.
Aunque el enfoque puede trazar los enlaces etéreos que conectan a los átomos, no puede distinguir entre átomos de diferente tipo.
El equipo intenta ahora usar la nueva técnica junto con otro método similar conocido como microscopía de efecto túnel (STM) -en el que un pequeño voltaje es aplicado a lo largo de la muestra- para determinar si los dos métodos combinados pueden mostrar la naturaleza de cada átomo en las imágenes del AFM.
Esto, dice Leo Gross, ayudaría a todo el campo de la química, en particular la química sintética que se utiliza en el diseño de fármacos.
Los resultados, agrega el científico, serán también de mucho interés para quienes estudian el mundo de la nanotecnología con instrumentos similares.
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