Empezaron con un miniascensor y llegaron a un nanomotor

La Academia reconoció el descubrimiento de las máquinas moleculares. Posibles aplicaciones.

06 Oct 2016
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DESDE HOLANDA. Bernard Feringa durante la conferencia de prensa que brindó en la Universidad de Groninga. credito

› James Fraser Stoddart

Nació en Edimburgo, Escocia, donde creció en una granja sin electricidad ni TV. Se entretenía con rompecabezas. A sus 74 años, ya publicó más de 1.000 textos científicos y tiene una larga lista de premios y doctorados honoríficos. Su hija dice que está absolutamente entusiasmado con el premio.

› Jean-Pierre Sauvage

Nació en París y tiene 72 años. Recibió la noticia del premio con sorpresa y alegría. Reconoce que casi no hay aplicaciones prácticas para su trabajo, pero recuerda que lo principal de la investigación científica es hacer nuevos descubrimientos. Dirige el Centro Nacional de Investigación Científica de Estrasburgo.

› Bernard L. Feringa

Es holandés y tiene 65 años. Quería ser agricultor, como su padre, su abuelo y su bisabuelo, pero en la escuela descubrió su amor por la química, la que considera mucho más práctica que las matemáticas o la física. Cuando supo del premio, agradeció a sus colaboradores. “Es un trabajo de equipo”, dijo.


El uso de nanomáquinas todavía está lejos en el tiempo, pero los descubrimientos de los ganadores del Premio Nobel de Química de este año pueden revolucionar la vida cotidiana en el futuro. 

Las bases para fabricar esas máquinas las sentaron el francés Jean-Pierre Sauvage, el escocés James Fraser Stoddard y el holandés Bernard Feringa, galardonados ayer con el Nobel de Química.

Las máquinas que ellos desarrollaron son 1.000 veces más pequeñas que el diámetro de un cabello humano. Se trata de una especie de ascensor diminuto, de músculos artificiales y de motores minúsculos que pueden utilizarse para desarrollar nuevos materiales, sensores y sistemas de almacenaje de energía, según explicó la Real Academia de Ciencias Sueca, informa la agencia DPA.

Para desarrollar tales máquinas, los tres científicos se basaron en un trabajo con moléculas de movimientos controlables que pueden realizar tareas cuando se les añade energía. Por eso se denominan máquinas moleculares.

Uno de los pioneros fue Sauvage, quien con ayuda de iones de cobre consiguió encadenar dos moléculas en 1983. Después ordenó esas cadenas de moléculas, llamadas catenanos, y formó símbolos complejos, como nudos de Salomón o un nudo de trébol. En 1994 desarrolló una cadena de moléculas en la que giraba un anillo. “Fue el primer embrión de una máquina molecular no biológica”, destacó el Comité de los Premios Nobel.

Ese avance técnico fue impulsado en la década del 90 por Stoddard. Desarrolló un rotaxano, que consiste en una arquitectura molecular mecánicamente entrelazada. Es una molécula con forma de mancuerna en la que el aro molecular es capaz de moverse a lo largo del eje formado por otra molécula alargada. Este descubrimiento permitió el desarrollo de una especie de ascensor molecular, de un músculo molecular y de un chip informático basado en moléculas con una capacidad de 20 kilobytes.

El éxito más espectacular lo consiguió Feringa en 1999 con la construcción de un motor molecular impulsado por luz. Para ello tuvo que hacer girar en una misma dirección las moléculas, que normalmente se mueven de forma aleatoria. En 2011 el equipo de Feringa consiguió incluso crear un vehículo con tracción a las cuatro ruedas. Con cada impulso el vehículo avanzaba 0,7 nanómetros (0,7 milmillonésimas partes de metro). En otros experimentos los investigadores consiguieron hacer girar con nanomotores un cilindro de vidrio de 28 micrómetros, 10.000 veces mayor que ellos.

Usos en medicina

En la actualidad muchos grupos de investigación siguen avanzando sobre los descubrimientos de los tres nuevos premios Nobel, por ejemplo a través de motores con los que se puede ahorrar energía. También la medicina podría beneficiarse algún día de las nanomáquinas: “Imagínense que en el futuro los médicos inyectan un minúsculo robot en sus venas para buscar células cancerígenas”, apuntó el Jurado del Premio Nobel.

Feringa, en tanto, aseguró que todos estos descubrimientos podrían servir en el futuro para llevar medicación hasta las células.

“En términos de desarrollo, el motor molecular está en el mismo unto que lo estaba el motor eléctrico en los años 30 del siglo XIX, cuando los científicos dispusieron varias manivelas rotatorias y ruedas, sin ser conscientes de que eso llevaría a los trenes eléctricos, las lavadoras, los ventiladores y las procesadoras de alimentos”, subrayó la Academia.

Próximos premios

El viernes se sabrá el nombre del ganador del Premio Nobel de la Paz. El lunes, se conocerá el premio de Economía, que en realidad no es un Nobel, ya que lo otorga y lo paga el Banco de Suecia. Finalmente, el jueves 13 se difundirá el nombre del ganador del Nobel de Literatura. Los galardones se entregarán el 10 de diciembre, en Estocolmo y en Oslo (el de la Paz).


>PUNTO DE VISTA

Se han emulado en el laboratorio las maquinarias moleculares biológicas


doctor Néstor Katz
Director del INQUINOA (UNT-CONICET), Titular de Fisicoquímica III e Investigador del CONICET
Doctor Néstor Katz
Director del INQUINOA (UNT-CONICET), Titular de Fisicoquímica III e Investigador del CONICET

El Premio Nobel de Química 2016 fue otorgado a tres científicos muy destacados por sus aportes fundamentales a la construcción de máquinas moleculares artificiales. Estos nuevos materiales estudiados por Sauvage, Stoddart y Feringa (catenanos, rotaxanos y motores moleculares, respectivamente) permiten controlar a voluntad movimientos a escala nanoscópica (del orden de la millonésima parte de un milímetro) por efecto de algún efecto externo (un fotón de luz, un electrón, un protón u otro tipo de partícula a escala atómica). Se han obtenido así maquinarias moleculares tan sofisticadas como un “músculo artificial” o un “tren molecular”. De alguna manera, se han emulado en el laboratorio las delicadas maquinarias moleculares de los sistemas biológicos. Gracias a estos trabajos, ya están disponibles bloques estructurales que pueden ser utilizados como puertas lógicas en “computadoras moleculares”, un avance que revolucionaría las comunicaciones en el futuro. También se podrían utilizar estas máquinas artificiales como sensores de moléculas de importancia biológica o industrial. Todas estas investigaciones forman parte del campo de la “nanociencia” (¡el oficio del químico!), que a su vez constituye la base de la revolución tecnológica del siglo XXI: la nanotecnología. En el Inquinoa (Instituto de Química del Noroeste de doble dependencia UNT-Conicet) se llevan a cabo trabajos de investigación que apuntan a la construcción de nuevos sistemas artificiales para que sean utilizados como “interruptores moleculares”, con posibilidades de aplicación en celdas solares o en sensores de analitos relevantes en contaminación ambiental o en la detección de enfermedades.


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