Demuestran la existencia de moléculas efímeras tras un siglo en búsqueda y captura

¿Cómo estudias una molécula que sólo existe durante unos milisegundos? Con muchísimos problemas. Los arinos pertenecen a este tipo de moléculas efímeras, pero desde su proposición teórica en 1902 nadie había demostrado su existencia. Ahora, un grupo de investigadores españoles en colaboración con IBM ha logrado la primera imagen de un arino, gracias a una técnica que podría generar nuevos fármacos y materiales, así como dar forma a un nuevo campo científico de enorme potencial.

“Mucha gente trabajaba con los arinos sin tener una prueba directa de su existencia”, explica a Teknautas el investigador de la Universidad de Santiago de Compostela y coautor del trabajo publicado esta semana en Nature Chemistry, Diego Peñas. Hasta ahora sólo se conocía su existencia gracias a métodos indirectos (como la espectrometría) para los cuales es necesario contar con millones de estas moléculas, y con los que resulta imposible comprender bien su funcionamiento.

El grupo de Peña lleva trabajando con los arinos desde los años 80, pero con la tecnología existente resultaba imposible cazar a unas moléculas tan activas que su vida es de apenas unos milisegundos. “Son tan reactivas que a temperaturas tan bajas como 5 K todavía pueden participar en reacciones, todavía están vivas”. Por este motivo hubo que trabajar a temperaturas cercanas al cero absoluto (0 K, unos -273 ºC), con el objetivo de estabilizar los arinos.

“Hemos conseguido generarlas, visualizarlas y observar cómo son y se comportan en superficie”, aclara Peña. Para lograrlos emplearon la punta de un microscopio de efecto túnel (STM por sus siglas en inglés) con la que pudieron crear arinos individuales, a partir de moléculas precursoras, mediante manipulación atómica. Este proceso tuvo lugar en una finísima capa de cloruro sódico, y todo a temperaturas bajísimas para estabilizar estas moléculas.

Las nuevas técnicas van a resolver grandes problemas y retos químicos que durante el s. XX habían quedado sin solución por la falta de tecnología adecuada

Tras esto utilizaron otra técnica, conocida comomicroscopía de fuerza atómica (AFM por sus siglas en inglés) para medir las interacciones entre la punta del microscopio y la muestra. El resultado fue una imagen tan nítida que fue posible estudiar su naturaleza química y sus enlaces. "Los arinos son tan complejos y reactivos que no entendíamos qué ocurría. Ahora vamos a comprender estas moléculas de forma individual para desarrollar nuevas reacciones y procesos", añade Peña.

La caza del huidizo arino podría resultar extremadamente útil en diversos campos. Según explica Peña, “si se consigue orientar su enorme reactividad servirían para formar otras moléculas de interés como fármacos y materiales moleculares”.La clave de una molécula de vida cortaconsiste en dominar su reactividad. “Si lo logras es posible orientarlas para formar materiales moleculares, trozos de grafeno, fármacos… pero son tan reactivas que resulta difícil controlarlas”, explica el químico. “Con esta técnica podremos entender cómo es su estructura, cómo es por dentro y cómo se comporta. Dominarla y desarrollar nuevos métodos sintéticos y reacciones”.

Un nuevo campo de enorme potencial

La confirmación de la existencia del arino es ya un avance importante: “Se estudian en grados universitarios por todo el mundo, por lo que es un alivio descubrir que existen en realidad, bromea Peña. Pero la técnica desarrollada por IBM en 2009 no se queda atrás. Según el investigador, la STM y la AFM “van a resolver grandes problemas y retos químicos que durante el s. XX habían quedado sin solución por la falta de tecnología adecuada”.

Ese era el abismo que ha alejado a los arinos durante 113 años: la falta de técnicas que permitieran visualizar unas moléculas cuya vida es tan extraordinariamente breve. Gracias a las tecnologías desarrolladas por IBM es posible actuar sobre moléculas individuales y romper sus enlaces, algo que hasta ahora no se podía hacer. “El potencial de algo así es enorme: descubrir nuevas reacciones, subproductos intermediarios… Hay cientos y cientos de familias que van a poder estudiarse a partir de ahora”, comenta Peña.