«Tirador molecular» para desencadenar reacciones químicas
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU/e, Países Bajos), han descubierto cómo se pueden utilizar fuerzas mecánicas para controlar la actividad catalítica y, con ello, desencadenar reacciones químicas, uno de los conceptos fundamentales de la química. Esta es la primera vez que se ha alcanzado este logro. Los resultados de esta investigación se publicaron en Internet el 6 de abril en la revista Nature Chemistry. Los catalizadores químicos requieren activación, lo cual se consigue generalmente utilizando calor, luz u otro agente químico. Pero un sólido equipo científico del Instituto de Sistemas Moleculares Complejos y del Departamento de Ingeniería Química y Química, ambos pertenecientes a la TU/e, han demostrado que un catalizador se puede activar desde un estado inactivo tirando de una cadena polimérica, que hace las veces de «tirador molecular». Los investigadores han obtenido este resultado empaquetando un ión metálico catalíticamente activo en dos cápsulas moleculares (denominadas ligandos). A estas cápsulas se adhirieron dos cadenas poliméricas, dando lugar a una cadena larga con un complejo metálico en el centro. A continuación los investigadores las disolvieron en un líquido irradiado con ultrasonidos, lo que provocó la formación de burbujas en el líquido. Al colapsarse las burbujas, crearon una fuerte corriente que tensó las cadenas y acabó por romper el eslabón más débil (el complejo metálico) en dos. Este proceso provocó la ruptura de la cápsula por un extremo, haciendo que el ión metálico se volviese catalíticamente activo y capaz de iniciar reacciones químicas. Este interesante avance abrirá el camino para crear materiales que se puedan reparar a sí mismos y capaces aumentar su resistencia bajo el efecto de tensiones físicas. Por ejemplo, si se desgarra un material tratado con este método el complejo metálico se romperá y se activará el catalizador. A su vez, esto daría lugar a la reparación instantánea del material. Este descubrimiento también podría generar investigación en otras muchas aplicaciones en que se sea posible activar y desactivar reacciones químicas. Por ejemplo, en el moldeo por inyección de objetos de plástico, esta nueva técnica se podría utilizar para simplificar el método de procesamiento. Este descubrimiento también puede ser muy valioso en el ámbito de la «investigación química ecológica». Ser capaces de controlar la catálisis química significaría que los investigadores pueden mejorar la eficiencia y el rendimiento de las transformaciones y reacciones químicas. Los investigadores afirman que «la activación mecanoquímica abre nuevas posibilidades para obtener una catálisis uniforme, un campo que será esencial para el desarrollo de métodos más ecológicos de sintetizar y procesar productos químicos.» «Los catalizadores son omnipresentes en la industria química; se utilizan para fabricar una amplia gama de productos distintos, tales como fármacos y polímeros. Sin duda, la demanda de nuevos catalizadores continuará creciendo.»
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Países Bajos