Con motivo de la visita del premio Nobel Ben Feringa a nuestra facultad de Química de la Universidad Complutense de Madrid, se presenta la oportunidad de hablar de su trabajo sobre las máquinas moleculares.
El fascianante campo de las máquinas moleculares se puede decir que empezó gracias las ideas que Richard Feynman expuso en su famosa charla ¨There´s plenty of room at the bottom¨. Pero empezemos por el principio, que es responder a la pregunta ¿qué son las máquinas moleculares? En líneas generales, son moléculas capaces de realizar trabajo mecánico en respuesta a un estímulo externo. Son capaces de realizar movimiento unidireccional, ya sea rotacional o traslacional, usando por ejemplo luz o una reacción química como fuente de energía.
Parémonos a pensar por un momento lo que esto significa y las implicaciones que tiene. Si estás tomando café mientras lees esto, o tienes una botella de agua contigo, puedes dejar caer una gota sobre la mesa. Y ahora mírala... Lo mas probable es que tras extenderse un poco, la gota se acabe quedando donde está. Parece que está quieta; sin embargo, las moléculas que la componen no lo están. Se están moviendo aleatoriamente en todas direcciones pero el movimiento neto es nulo. Esto es lo que se conoce como un movimiento Browniano, un campo en el que Einstein también contribuyó notablemente.
Por mucho que mires a la gota, ésta no se va a mover. Puedes aplaudirla, animarla, iluminarala con la linterna de tu móvil, el puntero laser para las presentaciones... nada va a hacer que cambie de lugar. Esto es porque las moléculas que la componene carecen de la propiedad que las máquinas moleculares poseen. Voy a decir que una de estas propiedades es que las máquinas moleculares son quirales. La quiralidad imprime en la molécula una simetría que le permite, bajo ciertas condiciones, generar un movimiento direccional preferentemente en un sentido. En 2015 el mismo Feringa descubrió que la quiralidad no es una propiedad necesaria para conseguir unidereccionalidad (entiéndase unidireccionalidad como movimiento preferente en un sentido y no en el otro).
Tras este párrafo estarás pensando que cualquier molécula que tenga centros quirales es una máquina molecular. A esta pregunta vamos a dejarle a Ben que responda el 23 de octube en la facultad de químicas.
Mientras tanto, puedes ir calentando motores, ya sean moleculares o no, con los siguientes contenidos:
- Este es un Deep Dive, generado a partir de la charla de Ben Feringa en la ceremonia de los premios Nobel.
- En este otro video puedes ecuchar a Ben Feringa repasando su historia y contando de primera mano sus descubrimientos, con sus éxitos y sus fracasos, y cómo el trabajo duro puede tardar años en dar sus frutos.
- Casualmente, en el 2015 yo empecé a trabajar en el campo de las máquinas moleculares. Uno de los colaboradores, David Amabilino, fue estudiante de Fraser Stoddart, otro premio Nobel en el campo de las máquinas moleculares. Como resultado de nuestra investigación, escribí un artículo publicado en ABC Ciencia, donde os cuento que, como seguramente ya sabíais, la vida es homoquiral, y cómo explotar la asimetría intrínseca de las moléculas quirales para generar movimiento unidireccional. Dicho asi, puede sonar un poco arduo, pero las implicaciones son extraordinarias, y podrían estar ralacionadas con el origen de la vida.
En definitiva, los seres vivos son sistemas de baja entropia, que se afanan por mantener estados altamente ordenados a toda costa. Para ello hace falta reorganizar las moléculas. ¿Qué mejor manera de ordenar las moléculas que haciendo uso del movimiento unidireccional? Quizás esta sea una de las propiedades en las que se basa la Naturaleza para crear algo tan fascinante como es la vida.