Los científicos de la química supramolecular a menudo se encuentran con resultados sorprendentes. Un sello roto de una cubeta de laboratorio llevó a un investigador estadounidense de la Universidad Tecnológica de Eindhoven al origen de estos resultados inexplicables:el clima. O la humedad ser más preciso, porque esto determina la concentración de agua en los aceites usados ​​como solventes, que antes se pensaba que era insignificante. La investigación ahora muestra que las moléculas de agua solitarias en el aceite no son solo espectadores, dirigen firmemente los procesos supramoleculares. Este resultado significa que muchas investigaciones previas deben ser reexaminadas, pero también que los químicos obtengan una nueva, herramienta barata y potente. Los resultados se publican en Naturaleza .

En septiembre de 2016, el investigador postdoctoral Nathan van Zee pasó una semana con sus padres en Florida. Pero sus pensamientos a menudo lo llevaban de regreso a su laboratorio en los Países Bajos porque había estado luchando durante bastante tiempo con resultados erráticos que no entendía. Las hélices moleculares que estaba sintetizando a veces tenían una estructura en el sentido de las agujas del reloj y, a veces, una estructura en el sentido contrario a las agujas del reloj. Esta es una diferencia importante, por ejemplo, puede marcar la diferencia entre un medicamento que funciona y uno que no. Van Zee ya había intentado todo tipo de cosas, pero no se acercaba más a las respuestas.

Después de su vuelo de regreso de los Estados Unidos, fue inmediatamente a su laboratorio para comenzar un nuevo experimento. después de lo cual quiso tomar una siesta. Pero su jetlag hizo que usara la configuración incorrecta para el instrumento, y se quedó dormido. Su momento eureka, que eventualmente conduciría a una Naturaleza publicación, vino al día siguiente. De vuelta en el laboratorio, vio resultados extraños. Pero también vio que el sello de su cubeta de laboratorio estaba roto, y el aire ultraseco del portamuestras envolvente había entrado en él. Esto le dio una pista importante:su muestra se había vuelto más seca, sugiriendo que el contenido de agua del aceite solvente es una fuerza impulsora.

Van Zee y su profesor supervisor Bert Meijer supieron de inmediato que estaban en algo importante, y decidieron llegar al fondo. Descubrieron que de hecho era la concentración de agua en la muestra lo que marcaba la diferencia. a pesar de que eran solo unas pocas ppm (partes por millón). Incluso con fluctuaciones extremadamente pequeñas en la concentración de agua, observaron que la rotación de la hélice cambia de sentido horario a antihorario.

Este resultado hizo que los investigadores observaran más de cerca algunos de sus trabajos anteriores que tenían resultados inexplicables. Resultó que también en estas pruebas la concentración de agua determinaba el resultado. Los cambios previamente inexplicables en los resultados fueron causados ​​por fluctuaciones en el contenido de agua del solvente a base de aceite. Porque ese contenido fluctúa con la humedad. Y la humedad atmosférica, tanto en el interior como en el exterior, cambia constantemente debido al clima. La consecuencia es que una ejecución de prueba el día A puede tener resultados totalmente diferentes de exactamente la misma ejecución de prueba el día B.

Van Zee y sus colegas también revelaron cómo la concentración diminuta de agua puede tener un impacto tan grande. Las moléculas de agua son polares:un lado está cargado negativamente y el otro positivamente. Por eso les gusta unirse a través de los llamados enlaces de hidrógeno. Pero el aceite es hidrofóbico:repele el agua. Esta repulsión deja muy poco espacio para que las moléculas de agua en el aceite se unan con otras moléculas de agua; están aislados. Eso significa que su energía potencial para formar nuevos enlaces de hidrógeno está disponible para otros usos. Los investigadores de Eindhoven han demostrado que esta energía del agua juega un papel crucial en la formación de estructuras supramoleculares. Estos son agregados moleculares basados ​​en enlaces reversibles, por ejemplo enlaces de hidrógeno.

Sus hallazgos suponen una gran carga para su propio campo científico, así como para los adyacentes. Mucha química se hace en aceite, por lo que habrá que reevaluar muchas investigaciones previas para evaluar el efecto del agua. Los investigadores sospechan que muchos informes anteriores de fenómenos inexplicables, ya sea cambios en la estructura, tamaño o procesamiento, se deben fundamentalmente a interacciones con el agua.

Por otro lado, el equipo de investigación de Eindhoven proporciona a los químicos de todo el mundo un nuevo y sorprendente instrumento, Van Zee explica. "La concentración de agua resulta tener una influencia muy fuerte. Y uno puede controlarla fácilmente, manipulando la humedad, que es bastante simple en un entorno cerrado. Creemos que habrá mucha investigación de seguimiento también en otros campos de la química ".