'Carreras de relevos' entre átomos abren una nueva forma de manipular la materia

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Ilustración del proceso de reacciones 'a relevos' de los átomos. Imagen: H. Okuyama et al.

En una carrera a relevos cada miembro de un equipo recorre una corta distancia con el testigo hasta pasárselo al siguiente miembro del equipo. Este modo de transportar algo colectivamente de un extremo a otro en un camino bien definido no sólo es una invención y actividad humanas. A escala atómica se dan también este tipo de mecanismos que facilitan el transporte de átomos de hidrógeno y de protones en redes con enlaces de hidrógeno, como el agua en estado líquido, sistemas biológicos o compuestos funcionales. Sin embargo, es extremadamente difícil ver directamente los procesos de transferencia en este tipo de situaciones, debido a los complejos medios en los que se dan.

Pero ahora, fruto de la colaboración entre científicos de San Sebastián y de Japón, se han podido observar en un espacio real átomos de hidrógeno reaccionando ‘a relevos‘. Esta nueva manera de manipular la materia podría abrir otras vías para el intercambio de información en la electrónica del futuro con nuevos aparatos moleculares. El doctor Thomas Frederiksen, investigador del Donostia International Physics Center (DIPC) es uno de los miembros del equipo que ha participado en este proyecto de investigación, cuyos resultados se han publicado en la prestigiosa revista Nature Materials.

Los investigadores han descubierto que la reacción ‘a relevos’ también ocurre en cadenas moleculares bien definidas ensambladas en una superficie metálica. Este nuevo paso les ha permitido profundizar en el conocimiento de estas reaccionesa escala atómica y ha posibilitado visualizar el proceso utilizando un microscopio de efecto túnel.

Dirigiendo un pulso de electrones sobre una molécula de agua situada en un extremo de una cadena, los átomos de hidrógeno se propagan uno a uno a lo largo de la cadena, como si fueran piezas de dominó. El resultado es que se transfiere un átomo de hidrógeno de un extremo al otro mediante el mecanismo de relevos.

Este demostrado control sobre la transferencia de átomos a lo largo de cadenas moleculares no sólo permite conocer mejor un problema fundamental, sino que abre nuevos horizontes para la electrónica del futuro, basadas en la posibilidad de realizar los intercambios de información a través de la circulación de átomos de hidrógeno en los nuevos aparatos moleculares del futuro.