viernes, 31 de mayo de 2013

Observando enlaces atómicos antes y después de la reacción molecular

Una molécula anillada, que contiene carbono, se muestra antes y después de que se ha reordenado en sí, con los dos productos de reacción más comunes incluidos. Las escala es de 3 angstroms, o una diez mil millonésima de metro. Créditos: Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y Universidad de California en Berkeley
Por primera vez, científicos han capturado visualmente una molécula a una resolución de un solo átomo en su reorganización. Las imágenes se ven sorprendentemente similares a los diagramas de formulas desarrolladas en los libros de texto de química.

Hasta ahora, científicos sólo podían inferir estructuras moleculares. Usando microscopios atómicos, observaron enlaces atómicos individuales -cada uno de una diez millonésima parte de un milímetro de largo- que unía 26 átomos de carbono y 14 átomos de hidrógeno en una de la molécula claramente visible. Los resultados se presentaron en Science.

El equipo se propuso inicialmente ensamblar nanoestructuras con precisión empleando grafeno, un material de una sola capa en la que los átomos de carbono están dispuestos un patrón, de forma hexagonal. Para construir panales de carbono se reorganizan los átomos de una cadena lineal en formas hexagonales, en la cual la reacción puede producir varias moléculas diferentes. El químico Felix Fischer de UC Berkeley y sus colegas querían visualizar las moléculas para asegurarse de que habían hecho las cosas bien.

Para documentar el caso, Fischer necesito un dispositivo de proyección de imagen de gran alcance, empleando el microscopio atómico ubicada en el laboratorio del físico Michael Crommie de UC Berkeley. Empleando el microscopio de fuerza atómica, se hizo una lectura de las fuerzas eléctricas producidas por las moléculas, moviéndose cerca de la superficie de una molécula, produciendo una imagen de cómo se alinean los átomos y enlaces.

Con ayuda de Crommie, el equipo logró visualizar no sólo los átomos de carbono, sino también los enlaces, creados por electrones compartidos. Al colocar una estructura de carbono anillado en una placa de plata, fue calentada hasta que la molécula se reorganizo. El posterior enfriamiento atrapó a los productos de la reacción, que como se vio después, contenían tres productos inesperados y una molécula que los científicos habían pronosticado.

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