Un proyecto de investigación dirigido por químicos de la Universidad de Warwick utilizó por primera vez microscopía de túnel de barrido de ultra alta resolución para ver la ubicación exacta de átomos y enlaces dentro de una molécula. y luego empleó estas imágenes increíblemente precisas para determinar las interacciones que unen moléculas entre sí.

Usando una aguja súper afilada con punta de monóxido de carbono congelada a 7 Kelvin (menos 266 grados centígrados), los investigadores pudieron identificar si los enlaces son de hidrógeno o halógeno, y también fueron capaces de detectar defectos diminutos en estos materiales. Estos resultados podrían ser de gran relevancia para ayudar a crear nuevos productos farmacéuticos más puros que nunca.

Los investigadores compararon STM estándar con resolución ultra alta en una molécula aromática policíclica bromada colocada sobre una superficie de oro. Pudieron demostrar que las mediciones estándar de STM no podían establecer de manera concluyente la naturaleza de las interacciones intermoleculares, pero la nueva técnica podría identificar claramente la ubicación de los anillos de carbono y los átomos de halógeno, determinando que la unión de halógenos gobierna los ensamblajes.

Su investigación se publica hoy, 30 de abril de 2020, en un artículo titulado "Combinación de microscopía de túnel de barrido de alta resolución y simulaciones de primeros principios para identificar enlaces halógenos" en Comunicaciones de la naturaleza .

Uno de los investigadores principales del artículo, Profesor Giovanni Costantini, del Departamento de Química de la Universidad de Warwick dijo:

"El renombrado físico Richard Feynman dijo una vez que la forma más fácil de analizar cualquier sustancia química complicada sería" mirarla y ver dónde están los átomos "; la técnica que hemos estado usando es una forma de hacerlo.

“La microscopía de túnel de barrido (STM) normalmente solo puede revelar la forma y posición generales de las moléculas en un material, pero no tiene la precisión necesaria para determinar su estructura atómica exacta.

"Sin embargo, utilizando STM de ultra alta resolución, Podríamos señalar con precisión la ubicación de los anillos de carbono y los átomos de halógeno, lo que nos permitió establecer que los enlaces de halógeno en lugar de hidrógeno gobernaban el ensamblaje molecular de este material.

"Al seguir de cerca el juramento de Richard Feynman de" solo mira la cosa ", nuestra clara visualización de las posiciones reales de los átomos dentro de las moléculas nos permitió inferir la posición y la naturaleza del enlace entre las moléculas.

"Esto fue respaldado por cálculos teóricos que revelaron una serie de características electrónicas que la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) reconoce como características identificativas de enlaces halógenos. Creemos que una fracción significativa de estructuras moleculares difíciles o controvertidas que se han discutido en la literatura de las últimas décadas podría resolverse rápida y claramente utilizando este enfoque y predecimos su uso cada vez mayor en la nanociencia molecular en las superficies ".

Otro de los investigadores principales del artículo, Profesora asistente Gabriele Sosso, del Departamento de Química de la Universidad de Warwick también señala que:

“La capacidad de discernir e identificar claramente la posición de los enlaces halógenos será de particular valor para los investigadores que intentan comprender el reconocimiento biomolecular y diseñar nuevos fármacos farmacéuticos.

"De hecho, la mayor parte de la química médica hasta ahora se ha centrado en el papel de los enlaces de hidrógeno, ya que son omnipresentes tanto en la bioquímica como en la ciencia de los materiales:comprender los enlaces halógenos proporcionará una herramienta adicional para diseñar la próxima generación de sistemas moleculares para el diseño de fármacos.

"Con ese fin, es esencial que, como hicimos en este trabajo, reunimos experimentos y simulaciones para ofrecer una imagen completa de esta interacción molecular aún en gran parte inexplorada ".