Pensándolo bien...

El avance del conocimiento es una espiral explosiva; se autorefuerza, desde el momento que los hallazgos en campos, incluso alejados, que proporcionan procedimientos generalizables, se incorporan progresivamente a los laboratorios y centros de cálculo, para aplicarlos en otros campos en los que tiene sentido hacer uso de ellos. El avance científico nunca ha sido lineal. Los medios hoy son más abundantes, sofisticados y con unas prestaciones que se anhelaban tiempo atrás. Por ello la responsabilidad de los actuales jóvenes investigadores es todavía más comprometida que la de sus antecesores, dados que el nivel en el que se incluyen ofrece unas oportunidades que para si la hubieran querido los investigadores de tiempo atrás. Por eso no tiene sentido las comparaciones de los logros en investigación vistos generacionalmente. La dosis de ingenio, audacia y conocimiento de hace tiempo trasplantados al momento actual, obtendría éxitos sin paliativo. Por tanto, los nuevos tienen nuevos retos y el rendimiento deberá ser proporcional al nivel en el que se insertan. En todo caso, las tecnologías de que se dispone permiten llegar muy lejos en el desarrollo de conceptos y conocimiento, hasta el punto que remueven pilares que se pensaba que estaban bien asentados.

La síntesis química de cualquier género, se suele llevar a cabo en medio líquido y gaseoso. Esto conlleva que el proceso tiene lugar en un espacio tridimensional. El movimiento molecular, asociado a la temperatura del medio en el que se encuentran las moléculas, conlleva colisiones entre las mismas, algunas de las cuales son reactivas y dan lugar a nuevos productos. Normalmente son reacciones rápidas. Una alternativa es llevar a cabo las reacciones sobre superficies. Las diferencias son notables, dado que las moléculas ocupan determinadas posiciones en una superficie, no tienen grados de libertad suficientes como para dar lugar a colisiones al azar, como en el espacio tridimensional. Las moléculas están esencialmente quietas sobre una superficie y unas junto a otras. La propuesta consiste en hacer que estas moléculas se combinen. La ventaja es que la inspección del proceso en estas condiciones es accesible con facilidad.

Las estructuras estables son las deseables en todo proceso reactivo. Es donde las moléculas permanecen, “viven” en armonía con el entorno. La estructura bencénica es una de ellas: seis átomos de carbono interconectados. Encontramos anillos en el grafito y en el grafeno y en muchos otro productos, desde colorantes hasta medicamentos. El trabajo de síntesis, en gran medida, conlleva la construcción de estructuras estables y en el ámbito de la Química Orgánica hay muchos procedimientos para conseguirlas y popularizadas a lo largo del tiempo, desde la cicloadición de Diels-Alder, hasta las más recientes de Bergman o Suzuki, pongamos por caso. Ahora aparece una nueva propuesta desde el Instituto Max Planck: evitan la componente líquida y emplean como compuesto de partida el diisopropil-p-terfenilo depositado sobre una placa de oro y bajo condiciones de ultravacío para no perturbar el sistema y a través  de la técnica microscopio de efecto túnel de barrido enfriado observan antes de que los investigadores aumenten el calor, que lo incrementan progresivamente. A temperatura ambiente no pasa nada, pero cuando se alcanzan los 200ºC tienen lugar reacciones que no se dan en estado líquido, como que los grupos isopropilo que no son reactivos en condiciones de reacción “normales” producen una ciclación para producir benceno. El mecanismo que explican los autores consiste en que las moléculas adheridas a la superficie de oro, libera desde la superficie a un átomo de hidrógeno y posteriormente se libera el resto de la molécula. Esto conlleva la creación de radicales de carbono reactivos y ávidos de encontrar con quien “armonizarse”. Cualquier molécula situada en la superficie es susceptible de ser “elegida” por la molécula liberada de la superficie. El cálculo mecanocuántico pone de manifiesto que la vibración y la rotación de las moléculas, función de la temperatura, activa canales de reacción que se estabiliza con los procesos reactivos que tienden, por tanto, a unir a moléculas iguales o diferentes, para formar productos de reacción nuevos.

Las ventajas que nos señalan los promotores es la desnudez con la que las moléculas reaccionan. No es preciso intermediarios ni catalizadores ni átomos moviéndose al azar para conectar con los lugares de reacción. Es un acoplamiento entre moléculas, aparentemente poco reactivas, incluso. No hay productos específicos caros e indispensables para mediar en la reacción y no tiene por qué haber productos tóxicos como subproductos. Pero, además, la observación del proceso es asequible, cuando en la “química líquida”, no se sobrepasa el modo de aproximación grueso. Si el incremento de temperatura es gradual, se puede jugar con aumentos y disminuciones de temperatura para observar lo que acontece. Es una forma de observar en directo cuando una molécula comienza a reaccionar con una vecina y al enfriar podemos comprobar los pasos que ha dado y lo que ocurre inmediatamente antes de que el proceso tenga lugar. Disponemos de la posibilidad de contemplar los instantes en los que tienen lugar las reacciones todo lo lento que deseemos, con solo el control de la temperatura.

Emerge la opción de desarrollar la síntesis química sobre superficies. La de oro tiene la bondad de su anfitrión, que no perjudica las reacciones dada su neutralidad. Son vivibles los mecanismos de reacción. El concurso del láser permitirá pulsos ultracortos del microscopio de barrido de efecto túnel, que potenciará dilucidar con mayor claridad los mecanismos de reacción. No cabe duda de que este tipo de investigación aportará conocimiento sobre mecanismos propios de la “química líquida o gaseosa”, que permitirá mejorar rendimientos. La naturaleza cíclica del avance del conocimiento científico potencia el alcance del propio conocimiento. No cabe duda de que estar al día en los avances es sensiblemente fundamental para el trabajo de investigación.