Pensándolo bien...

La carga es una propiedad intrínseca de la materia, radicada en partículas subatómicas que se manifiestan a través del conocido campo electromagnético. La interacción entre la carga y el campo electromagnético es una de las cuatro interacciones fundamentales. La carga genera el campo y éste influye en aquélla. Hay evidencias experimentales de la naturaleza discreta de la carga y convencionalmente se asigna valor negativo a la de los electrones. Otras partículas tienen carga fraccionaria.

El tiempo es determinante en la observación de determinados procesos intra o intermoleculares. Zewail ejemplificó muy acertadamente la femtoquímica, cuando hizo ver que el tiempo genuino en química es el femtosegundo, ya que la visibilidad de los procesos químicos para observarlos en directo y no en diferido, como ocurre usualmente, consiste en disponer de un reloj capaz de medir tiempos por debajo del significativo, A comienzos del siglo XX el ricachón norteamericano de turno, instauró un permio para quien fuera capaz de responder, con evidencias, si un caballo en carrera mantenía las cuatro patas en el aire, en algún momento. Hubo que esperar hasta la década de los años treinta, cuando se desarrolló un diafragma que obturaba por debajo de la milésima de segundo, para evidenciar que, en efecto, en un instante dado, las cuatro patas están en el aire. Solo se requería un reloj, capaz de disparar en tiempo inferiores al que emplea el caballo en mostrar la circunstancia. En química, ese tiempo es el femtosegundo (10^-15 s.), con cuyo reloj podemos ver las reacciones químicas en directo, evolucionar los productos reaccionantes recorriendo la superficie de potencial para desembocar en los productos de reacción. Cualquier otro reloj, solo permite ver el pasado, ver las cosas que ya han ocurrido, en diferido.

En una publicación en la revista Science Advances, el investigador Learmann como líder del grupo de investigadores (el Imperial College de Londres, la Universidad Charles de Praga, la Universidad de Hamburgo, la Universidad de Kassel, la Universidad Helmut Schmidt de Hamburgo, el Instituto Helmholtz de Jena, el Centro Helmholtz de Investigación de Iones Pesados (GSI) de Darmstadt, la Universidad Friedrich-Schiller de Jena y el Centro Helmholtz de Berlín para Materiales y Energía) describe la monitorización de la distribución de carga de los electrones en la molécula de glicina, medida en tiempo real. El interés de los resultados radica en el hecho de que las consecuencias de la aplicación de radiaciones ionizantes, empleadas, por ejemplo, en los tratamientos de radioterapia, muy usuales en el tratamiento del cáncer. Conocer el movimiento de los electrones a nivel molecular permite conocer la dinámica del comportamiento a nivel molecular de los electrones, en especial cuando se utilizan mecanismos de ionización empleando pulsos de rayos X de alta intensidad, bajo la forma de radiación láser de electrones libres. Cuando se aplica esta radiación y se hace incidir sobre la molécula de glicina, que se ioniza, se induce un movimiento correlacionado de los electrones de valencia y de los huecos, observándose que tras un retardo  de unos femtosegundos el pulso de la sonda muestrea el estado del ión glicina y el movimiento de los electrones.

La glicina es un aminoácido muy representativo de la membrana celular y participa en la mayoría de las enzimas a las que aporta flexibilidad derivada en su capacidad para formar puentes de hidrógeno, con lo que aporta capacidad de plegamiento de las proteínas, lo que es muy significativo en las reacciones en las que intervienen. Por otro lado, es reconocida su capacidad como neurotransmisor inhibidor en el sistema nervioso central. Aún más, es la molécula presente en el espacio y puede identificarse como la señal propia de la presencia de vida. La dinámica de esta molécula en el espacio exterior es de mucho interés, por cuanto es significativo su comportamiento en presencia de radiación ionizante propia de las experiencias astroquímicas.

Cuando incide una radiación sobre la molécula de glicina se ioniza, expulsando un electrón del entrono molecular. La carga de la molécula de glicina se redistribuye, generando una oscilación de la densidad de carga dependiente del tiempo. El registro de este proceso en tiempo real, permitió realizar mediciones directas de la dinámica de los electrones tras la ionización y cómo afecta al movimiento nuclear. En resumen, concluyen los autores que al iniciarse el proceso de expulsión de los electrones, se genera una carga positiva en un átomo concreto de la molécula de glicina, y la oscilación de carga que se induce genera un campo de fuerza que provoca que los núcleos también se muevan. Desde el punto de vista cuántico, al arrancar el electrón, el ion glicina queda en una superposición de estados, que incide en la forma en que la molécula reacciona. Lo cierto y verdad es que esto pone de manifiesto que dado que las reacciones responden a las propiedades estructurales de los reactantes y al llevar la molécula a una situación fuera del equilibrio, donde la estructura electrónica dependiente del tiempo, perfila la superficie de energía potencial en la que se mueven los núcleos. La superposición coherente de estados propios en que queda el ion molecular, en este caso de glicina, incide en la forma en que la molécula reacciona y abre un camino para pretender una actuación concreta en las biomoléculas que se trate. Así pues, esta investigación respalda el hecho de la existencia de una coherencia electrónica de larga duración en biomoléculas fotoionizadas y un potencial e mucho interés en la posibilidad de encauzar, enrutar  las reacciones químicas que puedan darse tras el estado ionizado, inicialmente provocado. Una propuesta muy prometedora y con aplicaciones evidentes.