Los nudos están a nuestro alrededor: en cables de computadora, auriculares y cables. Pero, aunque pueden ser una molestia, también son muy útiles cuando se trata de atar los cordones o cuando vas a navegar. En matemáticas, hayno menos de seis mil millones de nudos potenciales diferentes, pero ¿qué pasa con los nudos en química? Desde la década de 1970, los científicos han estado tratando de unir moléculas para crear nuevas propiedades mecánicas hechas a medida, lo que dará lugar a nuevos materiales.lugar veinte años después, pero el proceso sigue siendo laborioso. Hoy, investigadores de la Universidad de Ginebra UNIGE, Suiza, han desarrollado una técnica simple y efectiva para atar nudos en las moléculas, y han observado por primera vez los cambios en las propiedades que resultande estos enclavamientos. Los resultados, sobre los que puede leer en el diario Química - Una revista europea , abre nuevas perspectivas para diseñar materiales y transferir información molecularmente.
Los nudos son ciertamente útiles. Pero ¿qué pasa con la química? ¿Es posible unir moléculas? La idea apareció por primera vez en 1971 con el objetivo de crear nuevos materiales inducidos por los cambios en las propiedades mecánicas y físicas que resultarían de estosPero no fue sino hasta 1989 que Jean-Pierre Sauvage, el ganador del Premio Nobel francés de química en 2016, tuvo éxito. Posteriormente, los científicos han trabajado duro para tratar de formar nudos, pero sigue siendo un desafío: "Para unir moléculas, debe usarmetales que se unen a las moléculas y las dirigen en un camino muy específico que forma las intersecciones necesarias para hacer nudos ", explica Fabien Cougnon, investigador del Departamento de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE." Pero es un proceso complejo que¡a menudo resulta en una pérdida de materia prima de más del 90%! La cantidad resultante de nudos moleculares es típicamente de unos pocos miligramos como máximo, no lo suficiente como para producir nuevos materiales ".
Moléculas hidrófobas que se unen por sí mismas
Los químicos de UNIGE desarrollaron una nueva técnica que hace posible crear moléculas entrelazadas fácilmente. "Usamos moléculas grasas que sumergimos en agua calentada a 70 grados. Como son hidrófobas, intentan escapar del agua a toda costa, reuniéndosejuntos y formando un nudo mediante el autoensamblaje ", dice Tatu Kumpulainen, investigador del Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencias de la UNIGE.
Gracias a esta nueva técnica, los químicos con sede en Ginebra pueden hacer nudos moleculares sin esfuerzo y, lo que es más importante, sin perder ningún material ". Transformamos hasta el 90% de los reactivos básicos en nudos, lo que significa que podemos¡considere un análisis real de los cambios en las propiedades mecánicas inducidas por los nudos, que nunca antes se había hecho! ", señala Cougnon. Aunque no pueden elegir cómo se anudan las moléculas, pueden reproducir el mismo nudo a voluntad, porquela misma estructura química siempre formará un nudo idéntico en ambiente acuoso.
cada nudo tiene sus propias propiedades mecánicas
Ahora que las moléculas de anudado se han vuelto fáciles, ¿qué podemos hacer con estos nudos? ¿Tiene algún valor formarlos? Para verificar el impacto de los enclavamientos, los químicos de Ginebra eligieron una familia de moléculas que tienen el mismo diseño:absorben los rayos ultravioleta, son fluorescentes y son muy sensibles al entorno general, especialmente a la presencia de agua ". Creamos cuatro nudos, desde el más simple hasta el más complejo 0, 2, 3 y 4 intersecciones, que comparamos con una referenciamolécula que constituye su base ", explica Cougnon." Para hacer esto, primero utilizamos la resonancia magnética nuclear RMN para observar la rigidez de las diferentes partes de los nudos y la velocidad y la forma en que se mueven entre sí ".encontraron un primer cambio en las propiedades mecánicas: cuanto más complejos son los nudos, menos se mueven.
Los químicos utilizaron posteriormente la espectroscopía para comparar los espectros de los cuatro nudos entre sí. "Pronto nos dimos cuenta de que los nudos individuales más flojos intersecciones 0 y 2 se comportaban de la misma manera que la molécula de referencia", continúa Kumpulainen. "Perocuando los nudos son más complejos, las moléculas, que eran más apretadas, cambiaron sus propiedades físicas y su color. Su forma de absorber y emitir luz difería de la molécula de referencia ". Este cambio de color significa que los científicos pueden visualizar las propiedades mecánicasespecífico para cada ensamblaje, ya sea su elasticidad, estructura, movimiento o posición.
Por primera vez, los químicos de Ginebra han demostrado que las moléculas anudadas cambian las propiedades mecánicas. "Ahora queremos poder controlar estos cambios de la A a la Z para que podamos usar estos nudos, por ejemplo, como indicadores de las propiedadesdel medio ambiente ", dice Kumpulainen. También planean construir nuevos materiales, como elásticos, utilizando las redes de nudos ahora que no hay pérdida de material al hacer las intersecciones." Finalmente, podemos considerar transferir información dentro de un nudogracias a un simple cambio de posición en una parte del nudo que se reflejaría en toda la estructura y transmitiría la información ", concluye Cougnon.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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