Visión e investigación individual de moléculas no DIPC
Investigadores do Donostia International Physics Center e do Centro de Física de Materiais conseguiron ver, representar e analizar moléculas de forma individual. En dous estudos obtivéronse imaxes de moléculas únicas utilizando diferentes técnicas e partindo de diferentes puntos de partida. Ambas as investigacións foron publicadas recentemente nas revistas Nature e Science.
Na investigación publicada pola revista Science puidéronse comprobar directamente os cambios que sofre una molécula nunha reacción química, é dicir, os procesos de ruptura e formación de enlaces entre os átomos que a forman. Os investigadores da Universidade de California en Berkeley e de San Sebastián realizaron esta investigación conxuntamente.
En concreto, adoptaron imaxes de alta resolución dun oligo-enediyne (molécula simple formada por tres aneis de benceno unidos por átomos de carbono) sobre una superficie plana de prata. A técnica utilizada foi o microscopio de forza atómica sen contacto (nc-AFM). Este microscopio, cunha agulla moi fina no seu extremo, é capaz de detectar incluso as protuberancias máis pequenas a escala atómica, como se poden ler palabras escritas en braille con xemas dos dedos.
Paira detectar protuberancias desta escala, o microscopio consta dunha única molécula de monóxido de carbono (CO) na punta da agulla. “O átomo de carbono únese á punta do microscopio e o átomo de osíxeno convértese en sensor”, explica Dimas Oteyza, primeiro autor do artigo e investigador de CFM. É un sensor moi apropiado porque “por unha banda é pequeno e por outro, é inerte, estable, é dicir, podemos achegarnos moito á molécula en estudo sen medo a reaccionar co átomo de osíxeno”, continuou Oteyza. O átomo vibra segundo o que ten debaixo, e puideron saber en función da frecuencia de vibración se o que ten debaixo é un átomo ou se o enlace entre os átomos é covalente, así como o tipo de enlace covalente, é dicir, si é simple, dobre ou triplo.
A Oteyza parécelle “fascinante” poder ver de primeira man as moléculas, e sinalou que foi especial, entre outras cousas, porque en época de estudante debuxáronnolas a todos na lousa. Pois agora puidemos ver aquilo que debuxamos”. De face aos investigadores, tamén o ve como una ferramenta paira comprender mellor as reaccións químicas e axudar na identificación molecular. “É una vantaxe da capacidade de traballo molecular”, afirma.
A luz mira ao interior dunha molécula
Na outra investigación alcanzouse o maior nivel de resolución logrado até o momento con luz. A dirección da investigación correu a cargo de investigadores da Universidade Chinesa de Ciencia e Tecnoloxía (USTC), na que participou o investigador de CFM e DIPC Javier Aizpurua.
A combinación de microscopía de efecto túnel e espectroscopía Raman permitiu representar una soa molécula de escala inferior a 1 nm. “Nun principio non esperabamos conseguir tal resolución”, recoñece o investigador do DIPC Javier Aizpurua. De feito, coa luz en si mesma, debido ao límite de difracción, non é posible separar obxectos menores de 200 nm. “A espectroscopia Raman é una tecnoloxía moi especial que permitiu separar obxectos de até 10 nm. Nós, con todo, melloramos en dez ocasións este nivel de resolución”.
Tiveron que traballar en condicións moi especiais paira conseguir una resolución de 1 nm: O microscopio de efecto túnel instalouse en condicións sen carga ultrarrápido e a baixa temperatura, combinándoo coa gran espectroscopia superficial Raman. “A suma de ambos produce un efecto non lineal do que volvemos recibir una sinal en tan alta resolución”, explica Aizpurua. En resumo, a luz en lugar de golpear directamente contra o obxecto, golpea contra a punta do microscopio e produce una vibración na molécula que ten debaixo. Pois ben, ao sincronizar esta vibración coa vibración dos electróns extremos do microscopio pódese obter una sinal óptico cunha resolución inferior a un nanómetro.
Este nivel de resolución só foi posible até a data mediante o uso de electróns como sonda. “Con todo, coa técnica actual, ademais da imaxe de alta resolución, podemos saber que moléculas estamos a representar. E é que as moléculas, debido á súa estrutura química, vibra dunha ou outra maneira”, explica Aizpurua.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
