Observada directamente por primera vez la unión de monóxido de carbono
Investigadores financiados por la Unión Europea han conseguido detectar con éxito por primera vez la unión del monóxido de carbono a las metaloporfirinas, lo que les permitirá explicar los procesos físicos y químicos que tienen lugar en las superficies y en las nanoestructuras. La investigación se financió en parte mediante el proyecto MOLART («Arquitectura metálico-supramolecular confinada en una superficie: hacia una nueva química de la coordinación aplicada al diseño de nanosistemas funcionales»), que recibió una Subvención Avanzada (Advanced Grant) del Consejo Europeo de Investigación (CEI) por valor de 2,57 millones de euros a través del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea. El mecanismo de la unión del oxígeno a las metaloporfirinas es un proceso vital para los organismos que respiran oxígeno. Comprender cómo se produce la interacción química entre las moléculas de gas, de pequeño tamaño, y los complejos metálicos también resulta importante para la catálisis y la implementación de sensores químicos. Para estudiar estos procesos, los científicos emplean un método basado en el recubrimiento de superficies de cobre o plata con anillos de porfirina, que poseen un átomo central de cobalto o hierro. Una de las características más importantes de las porfirinas es su flexibilidad conformacional. Recientes investigaciones han demostrado que cada configuración geométrica específica de las metaloporfirinas ejerce una influencia diferente en su funcionalidad. Según los investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM, Alemania) la posibilidad más obvia para la interacción entre el monóxido de carbono y las porfirinas, de acuerdo con las investigaciones actuales, era la unión longitudinal de una sola molécula de monóxido de carbono (CO) al átomo metálico central. Sin embargo, mediante detallados experimentos de microscopía de efecto túnel se comprobó que, en realidad, se producía el acoplamiento de dos moléculas entre el átomo metálico central y dos átomos de nitrógeno opuestos. De acuerdo con el equipo de investigación de la TUM, la forma de asiento de la molécula de porfirina, sobre la cual se disponen las moléculas de gas, es un elemento crítico de este proceso. La importancia de la geometría en asiento quedó demostrada en los modelos calculados por Marie-Laure Bocquet, de la Universidad de Lyon (Francia). Estos análisis ayudaron a los científicos a comprender en profundidad este nuevo mecanismo de unión. Además, la investigadora demostró que la forma del asiento molecular permanece inalterada a lo largo del proceso, incluso tras la unión de las dos moléculas de gas a la porfirina. Al sustituir los investigadores el CO por monóxido de nitrógeno (NO), cuya unión es más fuerte, el comportamiento de las porfirinas cambió de forma importante. Tal y como se esperaba, el NO se une al átomo central, si bien una única molécula interacciona con cada anillo de porfirina. Según han explicado los investigadores, en estas condiciones la estructura electrónica de la molécula portadora se ve significativamente alterada, aplanándose el asiento característico. La porfirina, por lo tanto, reacciona de forma muy diferente a las distintas moléculas gaseosas, lo cual tiene una gran relevancia para potenciales aplicaciones como el desarrollo de sensores. Uno de los autores del estudio, el Dr. Willi Auwärter, de la TUM, ha expresado su entusiasmo acerca de estos descubrimientos, declarando que «la novedad consiste en que, por primera vez, hemos podido analizar el aspecto molecular del mecanismo.» «Podemos incluso transferir de manera selectiva moléculas de gas individuales de una porfirina a otra.» El equipo intenta ahora explicar los procesos físicos y químicos que tienen lugar en las superficies y las nanoestructuras. Una vez que se hayan encontrado las respuestas a estos aspectos fundamentales, se afrontarán nuevos retos y se investigarán las siguientes cuestiones: «¿Cuál es la importancia real del átomo central? ¿Cómo cambia la unión en conformaciones planas? ¿Cómo se pueden aprovechar estos sistemas para la implementación de catalizadores y sensores mediante transferencias controladas de carga?»Para más información, consulte: Subvención Avanzada (Advanced Grant) del Consejo Europeo de Investigación (CEI): http://erc.europa.eu/index.cfm?fuseaction=page.display&topicID=66(se abrirá en una nueva ventana) Universidad Técnica de Múnich (TUM): http://portal.mytum.de/welcome(se abrirá en una nueva ventana)
Países
Alemania