Construyen una llave inglesa cien mil veces más pequeña que el grosor de un cabello humano

La quiralidad es la orientación distintiva, a la izquierda o a la derecha, de algunos tipos de moléculas. Explicado de modo sencillo, esto significa que la molécula puede tomar una de dos formas, "diestra" o "zurda", siendo una como el reflejo en un espejo de la otra. Basándose en esta simetría opuesta, unos investigadores han inventado una nueva manera de usar la quiralidad para fabricar una estructura nanométrica que se puede describir en muchos aspectos como una llave inglesa. Empleando esta llamativa herramienta, es factible controlar formas de modo preciso a escala nanométrica. Todo apunta a que un uso extensivo de esta herramienta permitirá crear moléculas a la medida, con rapidez y precisión elevadas.

Esta utilización de “síntesis asistida por la quiralidad” es un enfoque fundamentalmente nuevo para controlar la forma de moléculas grandes, una de las necesidades primarias para la creación de una nueva generación de materiales sintéticos complejos, incluyendo polímeros y medicinas.

Experimentando con antraceno, una sustancia presente en el carbón, el equipo del químico Severin Schneebeli, de la Universidad de Vermont en Estados Unidos, ensambló tiras de moléculas en forma de C que, debido a su quiralidad, son capaces de unirse entre sí en una única dirección. Estas tiras moleculares forman una estructura rígida que puede sujetar moléculas en forma de anillo, de otras sustancias, de una manera similar a como una cabeza de tornillo de cinco lados encaja en una llave inglesa pentagonal.

Las tiras con forma de C pueden unirse entre sí, con dos enlaces, en una única orientación geométrica. Así, a diferencia de muchas estructuras químicas, que tienen la misma fórmula general pero que son flexibles y pueden retorcerse y girar de muchos modos diferentes posibles, esta solo tiene una forma. Es como una llave inglesa de verdad, con una abertura de 1,7 nanómetros, cien mil veces más pequeña que el grosor de un cabello humano.

Representación simplificada del concepto. En azul, la llave inglesa de moléculas, ajustando a modo de tuerca una molécula en forma de anillo (en verde) en torno a otra molécula (en amarillo). La singular llave inglesa mide tan solo 1,7 nanómetros de ancho y probablemente supondrá un avance clave en el campo de la tecnología, permitiendo hacer cosas que antes eran imposibles o muy difíciles. (Imagen: Severin Schneebeli, UVM)

Esta llave inglesa, tal como muestra el nuevo estudio, puede enlazarse lo bastante fiable y robustamente con moléculas grandes que, químicamente hablando, son utilizadas como “recipientes” en cuyo centro colocar y modificar moléculas de otras sustancias. Hay además muchas otras aplicaciones posibles, desde el suministro controlado de fármacos en puntos moleculares precisos, hasta avances en el campo de las sustancias orgánicas emisoras de luz.

Los químicos puede usar esta nueva llave inglesa para ajustar de manera remota el entorno químico dentro de esas grandes moléculas utilizadas como recipientes, de la misma forma que un mecánico puede hacer girar un tornillo exterior para ajustar el rendimiento dentro de un motor.

Los enlaces establecidos en el interior de esas grandes moléculas portadoras con la llave inglesa son unas cien veces más fuertes que sin ella.