Las máquinas más pequeñas del mundo ganan el Nobel de Química

Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart y Bernard Feringa

La Real Academia de Ciencias de Suecia ha otorgado el Nobel de Química 2016 a Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart y Bernard L. Feringa por el diseño y producción de máquinas moleculares, las máquinas más pequeñas del mundo. Estos científicos han desarrollado moléculas de movimiento controlable que pueden realizar tareas cuando se les aplica energía.

El desarrollo de la computación es una buena muestra de cómo la miniaturización de la tecnología puede llevar a una revolución en nuestros modos de vida. Del mismo modo, los laureados de este año han disminuido drásticamente el tamaño de las máquinas y llevado la química a una nueva dimensión.

Jean-Pierre Sauvage, de la Universidad de Estrasburgo (Francia), dio el primer paso hacia la máquina molecular en 1983, cuando consiguió unir dos moléculas con forma de anillo para formar una cadena, llamada catenano. Normalmente las moléculas se unen mediante fuertes vínculos covalentes en los que los átomos comparten electrones, pero en esta cadena se unían con un vínculo mecánico, más libre. Para que una máquina sea capaz de realizar una tarea, debe tener partes que se muevan de forma relativa entre sí, y los dos anillos entrelazados de Sauvage cumplían exactamente este requisito.

Cadena molecular o catenano. Ilustración: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

En 1991, Fraser Stoddart, de la Universidad Northwestern, en Evanston (Illinois, EE.UU.), dio el segundo paso, al desarrollar el rotaxano. Consiguió ensartar un anillo molecular en un fino eje molecular y demostró que el anillo era capaz de moverse a lo largo del eje. Entre sus logros basados en el rotaxano se encuentran un ascensor molecular, un músculo molecular y un chip informático basado en moléculas.

Ascensor molecular. Ilustración: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

El tercer premiado, Bernard Feringa, de la Universidad de Groninga (Países Bajos), fue la primera persona que consiguió desarrollar un motor molecular. En 1999 consiguió crear un aspa de rotor molecular que giraba continuamente en la misma dirección. Utilizando motores moleculares, Feringa ha conseguido hacer girar un cilindro de cristal 10.000 veces mayor que su motor, y también ha creado un nanocoche.

Nanocoche. Ilustración: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

En definitiva, los tres galardonados en química han sacado los sistemas moleculares del callejón sin salida que suponía el estado de equilibrio y los han llevado a nuevos estados cargados de energía en los que sus movimientos pueden ser controlados. En términos de desarrollo, el motor molecular se encuentra en la misma fase en la que se encontraba el motor eléctrico en la década de 1830, cuando los científicos inventaron varios engranajes y ruedas sin ser conscientes de que eso llevaría a los trenes eléctricos, las lavadoras, los ventiladores y los procesadores de comida. Las máquinas moleculares probablemente serán usadas en el desarrollo de nuevos materiales, sensores y sistemas de almacenamiento de energía.