Investigadores de IBM en Zúrich han conseguido ver los enlaces de una molécula de fulereno C60 y de dos hidrocarburos aromáticos policíclicos (sintetizados por el Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares de la Universidad de Santiago de Compostela y el CNRS de Toulouse). Han podido incluso medir directamente las distancias y el orden de los enlaces C–C de estas moléculas. Lo han conseguido con un microscopio de fuerza atómica (ver más abajo).
Uno de los hechos predichos por la teoría que han podido comprobar estos científicos experimentalmente es que en una molécula determinada no todos los enlaces C–C tienen la misma longitud. Primero, porque la distancia de enlace depende del orden: los enlaces triples son más cortos que los dobles y estos más que los simples. Segundo, debido a defectos moleculares. Conocer cómo los defectos afectan a esta y otras características físicas de la molécula es fundamental, sobre todo en materiales tan estratégicos como el grafeno y otros como los que se emplean en la fabricación de dispositivos electrónicos, células solares orgánicas o diodos emisores de luz (leds) orgánicos. Como ahora se pueden ver estos defectos, ello permitirá, sin duda, sacarles partido en nuevas aplicaciones.
El microscopio de fuerzas atómicas sin contacto
Lo que se parece más a un microscopio de fuerzas atómicas en nuestra vida ordinaria es, quizá, la cápsula fonocaptora del brazo de un tocadiscos. Como se sabe, dicha cápsula posee una estructura voladiza compuesta por un listón diminuto y, en el extremo de este, una púa. Como el disco tiene relieve, el roce de la púa produce cambios de energía mecánica. Un transductor convierte en todo momento esta energía mecánica en eléctrica y otro transductor (los altavoces) transforma la energía eléctrica en vibración sonora.
Un microscopio de fuerzas atómicas también va provisto de un listón voladizo o palanca con una punta extraordinariamente pequeña en su extremo. Cuando se quiere obtener la imagen de un objeto ultramicroscópico se pasa este dispositivo voladizo por encima de él. Las fuerzas interatómicas entre los átomos de la punta y los átomos de la superficie que se quiere “ver” hacen que el listón se vaya flexionando conforme la aguja barre la superficie. De este modo se puede obtener su imagen topográfica. Las flexiones del listón se pueden medir por distintos procedimiento, pero actualmente el más común es mediante un rayo láser que se hace reflejar en la parte superior del listón (el cual se suele recubrir con una capa de oro para que refleje mejor).
Es importante indicar que la punta no tiene por qué estar en contacto físico con la superficie que se explora. Si se actúa así se habla de microscopía de fuerza atómica sin contacto. Lo que se hace es hacer vibrar el listón a determinada frecuencia, la cual tiende a modificarse según las fuerzas atómicas entre la punta y la superficie, que dependen, de nuevo, de la topografía y composición de la superficie.
El experimento que ha permitido ver los enlaces de los fulerenos y las moléculas policíclicas se ha realizado precisamente con un microscopio sin contacto. Pero en este caso, el instrumento tenía la particularidad de que en su punta se había colocado una molécula de monóxido de carbono, CO, la cual interacciona de tal modo con las superficies estudiadas que su efecto es como el de una poderosísima lupa. Ello ha facilitado que se puedan ver detalles de solo la centésima parte del tamaño de un átomo.
Estos investigadores ya habían conseguido en 2009 ver la estructura química de moléculas empleando la misma técnica, pero no habían logrado diferenciar los órdenes de enlace.
Perfecta la analogia con el tocadiscos siempre me lo habia imaginado asi.