Desplazar de un sitio a otro una molécula sin que se pierda entre otras

La idea de lanzar y atrapar una pelota es familiar para todos. Ahora bien, si la pelota es reemplazada por algo tan pequeño como una sola molécula, ¿esta acción es todavía posible? ¿Puede una molécula suelta ser transferida a un lugar específico y distante, y luego ser traída de vuelta al punto de partida? ¿Y a qué velocidad se mueve? Estas preguntas fueron abordadas por investigadores de la Universidad de Graz en Austria en colaboración con científicos de Aquisgrán (Alemania) y Tennessee (Estados Unidos).

"Estudiando el movimiento de 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, jefe 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 efecto túnel. En esta orientación especial, las moléculas son extremadamente móviles, incluso a 266 grados centígrados bajo cero.

Grill y sus colegas comprobaron 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.

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 cualquiera de los dos sentidos posibles, dependiendo de si interviene una fuerza de atracción o una de repulsión.

Una molécula suelta se transfiere de un “remitente” a un “destinatario”. El movimiento puede ser dirigido con gran precisión mediante las puntas de un microscopio de efecto túnel. (Imagen: Uni Graz / Grill)

De esta manera, las moléculas individuales pueden ser ir y venir cubriendo distancias de hasta 150 nanómetros, con una precisión extremadamente alta de 0,01 nanómetros. Durante este proceso, también es posible para el equipo de Grill medir el tiempo empleado y por lo tanto la velocidad de una sola molécula. Tras realizarse las primeras mediciones, dicha velocidad resultó ser de aproximadamente 0,1 milímetros por segundo.

Además, los investigadores realizaron un experimento con emisor y receptor, transfiriendo con éxito una molécula suelta entre dos sondas independientes. Para ello, la punta emisora aplica una fuerza de repulsión a la molécula y esta se desplaza a la posición exacta de la punta receptora. (Fuente: NCYT de Amazings)