Producen la mejor imagen hasta la fecha de átomos moviéndose en tiempo real

Científicos de la Universidad de Toronto han registrado los movimientos atómicos en tiempo real, ofreciendo una visión de la esencia misma de la química y la biología a nivel atómico. Esto supone una observación directa de un estado de transición en el cual los átomos son sometidos a transformaciones químicas para dar lugar a nuevas estructuras con nuevas propiedades, en este caso la transferencia de carga conlleva el comportamiento metálico en moléculas orgánicas.

Los investigadores usaron el principio de reducción en estados de transición para insuflar vida en materia que de otro modo estaría inanimada. Imagina la complejidad del enorme número de posibles combinaciones de átomos en el ADN o cualquier otra molécula biológicamente activa. Siempre se hace lo mismo que conducir una función biológica. Ahora podemos ver cómo todos estos posibles movimientos quedan obligados a lo largo de una vía en particular por un jugador dominante.

Para ayudar a arrojar luz sobre lo que estaba pasando ahí, los científicos explicaron que con dos átomos solo hay una posible coordenada o dimensión para la siguiente vía química. Con tres átomos, se necesitan dos dimensiones. Sin embargo, con una molécula compleja, es de suponer que se necesitarían cientos o incluso miles de dimensiones para mapear todas las posibles trayectorias de los átomos. En este caso, la química sería un problema completamente nuevo para cada molécula, pero de alguna manera hay una enorme reducción en dimensiones para tan solo unos pocos movimientos, y ahora es posible observar de forma exacta como funciona con un nivel de detalle atómico.

Las primeras filmaciones de átomos tenían un aspecto muy granulado, como las primeras películas de cine. Los actuales tienen una resolución de menos de una millonésima de millonésima de segundo por frame. Este avance está basado en el desarrollo de fuentes ultrabrillantes de electrones, de trabajos provenientes del año 2003. Otros investigadores usan rayos x para capturar movimientos atómicos, así pues nadie pensó en desarrollar una fuente basada en electrones lo suficientemente brillante como para someter la repulsión electrón-electrón y hacerlos explotar sin ser capaces de capturar una imagen en la escala de tiempo increiblemente pequeña que se requiere. Los electrones interactúan con los átomos con un millón de veces más potencia que los rayos x, así pues los investigadores descubrieron la forma de someter a los electrones a un pulso ultra-corto lo suficientemente brillante para literalmente alumbrar los movimientos atómicos a medida que tienen lugar.

Via University of Toronto