Telegrafía molecular
Enviando y recibiendo con precisión moléculas individuales
Los investigadores de la Universidad de Graz, Austria, lograron enviar moléculas individuales a un lugar distante y recibirlas desde allí. El estudio aparece en la portada del actual número de la revista Science.
Uni Graz/Grill
La idea de lanzar y atrapar una pelota es familiar para todos. Ahora, si la pelota es reemplazada por algo tan pequeño como una sola molécula, ¿esta tarea es todavía posible? ¿Puede una sola molécula ser transferida a un lugar específico y distante, y luego ser llevada de vuelta al punto de partida? ¿Y a qué velocidad se mueve? Estas preguntas fueron abordadas por investigadores de la Universidad de Graz en colaboración con científicos de Aquisgrán, Alemania y Tennessee, EE.UU.. El estudio aparece en la portada de la actual edición de Science.
"Estudiando el movimiento de las moléculas individuales, podemos comprender mejor los procesos físicos y químicos que, por ejemplo, son relevantes para la dinámica molecular durante una reacción química", explica Leonhard Grill, líder del equipo de investigación en Graz. En el estudio, los científicos alinearon moléculas orgánicas individuales (de una longitud de dos nanómetros) a lo largo de una dirección específica en una superficie de plata, utilizando la punta afilada de un microscopio de túnel de barrido. En esta orientación especial, las moléculas son extremadamente móviles, incluso a -266 °C. "Pudimos demostrar que, a pesar de que la superficie es atómicamente plana, las moléculas se mueven en una sola dirección, a lo largo de una sola fila de átomos", explica el investigador.
Si se introduce entonces un campo eléctrico, las fuerzas electrostáticas hacen que la molécula se mueva a lo largo de su trayectoria perfectamente recta en cualquier dirección, dependiendo de si están en juego fuerzas atractivas o repulsivas. De esta manera, las moléculas individuales podrían ser enviadas o recibidas a distancias tan grandes como 150 nm con una precisión extremadamente alta de 0,01 nm. "Durante este proceso, también nos fue posible medir el tiempo empleado y por lo tanto la velocidad de una sola molécula", dice Grill. Esto resultó ser ~0,1 mm por segundo.
Además, los investigadores pudieron realizar un experimento "emisor-receptor" transfiriendo con éxito una sola molécula entre dos sondas independientes. Para ello, la punta "emisora" aplica una fuerza de repulsión a la molécula, que por consiguiente se mueve a la posición exacta de la punta "receptora". Así, la información codificada dentro de la molécula (por ejemplo, la composición elemental y la disposición atómica) se transmitió a gran distancia con gran precisión espacial.
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