'Mil veces más delgadas que un pelo', así son las máquinas moleculares que desarrollaron los ganadores del premio Nobel de Química 2016. Los autores de esta contribución científica que ha llevado a la nanotecnología a otro nivel son el francés Jean-Pierre Sauvage, el británico James Fraser Stoddart y el holandés Bernard Feringa.
Sensores, nuevos materiales, sistemas de almacenamiento energético o en informática son algunas de las múltiples posibilidades que abren las máquinas más pequeñas del mundo.
La Real Academia de las Ciencias Sueca explicó ayer, en el fallo que anunció a los galardonados, que las máquinas se sintetizaron y diseñaron 'a partir de moléculas con movimientos controlados que pueden realizar una tarea cuando se les proporciona energía'.
El galardón está dotado con 8 millones de coronas suecas, 933.000 dólares.
El viernes continuará la ronda de galardonados con el premio de la Paz.
Sauvage
Nacido en 1944, sentó las primeras bases de las máquinas moleculares, cuando en 1983, junto a un grupo de investigadores que dirigía, creó una nueva molécula y un nuevo tipo de enlace mecánico. En este tipo de enlace, los átomos interactuaban directamente entre ellos y no a través de enlaces covalentes —compartiendo electrones—, de acuerdo con la Academia.
Mientras elaboraba complejos moleculares fotoquímicos —sistemas de moléculas que interaccionan y reaccionan por el efecto de la luz—, en los que dos moléculas estaban interrelacionadas alrededor de un ion de cobre central, este científico se dio cuenta de su parecido con las cadenas moleculares.
'Sauvage trabajaba con complejos moleculares de cobre, en su experimentación logró unir dos moléculas como anillos entrelazados (nudos moleculares). Así, cada anillo es una molécula con propiedades ópticas diferentes, en las que la luz determina la forma o la geometría', explicó Néstor José Cubillan, doctor en Química y docente en el programa de Química de la Universidad del Atlántico.
Sauvage se percató además de que esas cadenas (que se conocen hoy como catenanos) no eran solo una nueva clase de moléculas, sino también el primer adelanto para la creación de máquinas moleculares. Finalmente, en 1994 logró producir un catenano en el que un anillo rotaba de forma controlada una revolución alrededor del otro al añadirle energía.
Stoddart
Otro embrión de máquina se había construido tres años antes. Un grupo de investigadores dirigidos por Stoddart desarrolló un rotaxano: una estructura en la que una molécula con forma de anillo está sujeta mecánicamente a un eje y es capaz de moverse a lo largo de este.
'Un motor de máquina fue sintetizado por este científico. En ella un eje construido por una molécula se rodea por otra, simulando las bobinas; ejes de un motor eléctrico de uso cotidiano', informó Cubillan. Y agregó que 'frente a un estímulo eléctrico, óptico o magnético, el eje empieza a girar'.
Varias máquinas moleculares, como un ascensor, un músculo artificial y un chip para computadoras, se elaboraron a partir del rotaxano.
Feringa
En 1999, este holandés desarrolló por primera vez un motor molecular; haciendo girar de forma continua una pala de rotor molecular en la misma dirección a partir de dos estructuras químicas planas unidas por un doble enlace entre dos átomos de carbono.
'Por primera vez se obtuvo un sistema molecular que pudiese hacer el movimiento alrededor de un eje. Este sistema da vueltas en un sentido, simulando un motor con hélices (motor de helicóptero o de barcos)', dijo el docente de la Uniatlántico.
Explicaciones
El doctor en Química Néstor José Cubillán, experto en físicoquímica y química cuántica, explica la importancia de este aporte al conocimiento universal.
Las moléculas, que están constituidas por átomos, tienen distintas formas y propiedades. La nanomecánica aprovecha esa diversidad y dinámica molecular, a través del control de esa porción de la materia y de las respuestas que tiene frente a un estímulo, que puede ser la luz, un imán o la electricidad.
Esa respuesta, a su vez, permite la investigación que conlleva a la creación de nuevos nanodispositivos o la miniaturización de aparatos.
'Antes, teníamos televisores que demoraban en encenderse (elaborados con tubos de rayos catódicos) o con un procesador lento. Los avances e investigaciones a nivel molecular han posibilitado mejorar la eficiencia de estos'.
Si se identifican las propiedades de una molécula y se mejoran, esta se puede patentar.
Una idea que se tiene es que este tipo de moléculas sirva como medio de transporte para fármacos en el cuerpo humano. 'Imagínate que puedas meter en un nanocoche un medicamento y decirle a este que se desplace hasta un tumor en el cerebro, mediante un estímulo de luz, para liberar allí el medicamento', dijo.
También informó que se espera en el futuro una mayor utilización de la luz como estímulo molecular, en vez de electrones, pues viaja más rápido.
'Aunque muchas de estas ideas se habían pensado, los galardonados fueron algunos de los primeros que vieron la posibilidad de darle una aplicación tecnológica a todos los fenómenos que ocurren dentro de la molécula.
