Grupos de investigación

Estructura molecular

laboratorios — por el 12/04/2011 a las 14:40

Rubén Contreras dirige un equipo interdisciplinario que estudia la estructura electrónica de las moléculas. A los investigadores les interesa conocer cómo modificar la estructura electrónica molecular en forma controlada pues ella define tanto las propiedades químicas de la molécula, como sus posibles actividades biológicas.

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Rubén Contreras y su grupo. Foto: Diana Martinez Llaser

Rubén Contreras y su grupo. Foto: Diana Martinez Llaser

Una molécula está formada por átomos y los átomos por electrones y un núcleo. “Las diversas propiedades que presenta una molécula están fundamentalmente definidas por la forma en que los electrones se distribuyen dentro de ella. Esa distribución, que está sujeta a las leyes de la mecánica cuántica, se conoce habitualmente como su estructura electrónica molecular”. De esta manera, y con claridad, introduce su tema de investigación el Dr. Rubén H. Contreras. En el Departamento de Física funciona el Grupo de Estructura Molecular, dentro del cual se desarrollan cinco líneas distintas de investigación, una por cada uno de los investigadores que integran el grupo. La línea de investigación actual del Dr. Contreras es, como él mismo la define, “netamente interdisciplinaria” y es llevada a cabo, en gran medida, en colaboración con químicos orgánicos.

“Me interesa particularmente poder conocer cómo modificar la estructura electrónica molecular en forma controlada pues ella define tanto las propiedades químicas de la molécula, como sus posibles actividades biológicas. Para ello es necesario comprender, a partir de primeros principios, cómo detectar esas diferencias”, afirma Contreras.

La forma habitual de realizar estos estudios se basa en establecer relaciones empíricas, especialmente con parámetros ad hoc. Estos métodos fueron evolucionando rápidamente con el advenimiento de las distintas espectroscopías moleculares; en particular, con la espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN). “Es habitual que la espectroscopía por resonancia magnética nuclear se emplee a través de relaciones empíricas que correlacionan los parámetros espectrales con algunas propiedades moleculares observables”, explica Contreras. “No obstante, en el mundo hay cada vez más centros de investigación que buscan comprender, a partir de los principios de la mecánica cuántica, cuáles son los fundamentos de esas relaciones empíricas. Ese es uno de los principales objetivos que se persigue en nuestro grupo. El mayor esfuerzo lo ponemos en comprender cómo se puede ampliar la capacidad de la espectroscopía de RMN para estudiar con un detalle mayor al habitual distintos aspectos de las estructuras electrónicas moleculares”, agrega.

Para la espectroscopía de RMN son fundamentales los núcleos atómicos magnéticos. Se pueden representar como un diminuto imán y pueden servirnos de increíbles sondas para hurgar dentro de las moléculas y comprender en forma sorprendente ciertos detalles sutiles de las estructuras electrónicas moleculares. “Durante muchos años hemos estado empeñados en desarrollar métodos de análisis que coadyuvaran a ese fin con los más estándar que se encuentran (y encontraban) en la bibliografía. Según mi parecer, hemos obtenido logros muy interesantes y en estos momentos nos encontramos con perspectivas muy promisorias de aplicarlos en compuestos particularmente de interés para la química orgánica. En esa tarea han colaborado en forma muy activa los doctores Marta B. Ferraro, Claudia G. Giribet y Martín C. Ruiz de Azúa quienes, desde hace ya muchos años, desarrollan líneas independientes en el mismo grupo”, comenta el investigador.

El modo de trabajo del grupo quedó definido hace varias décadas, cuando algunos de los resultados obtenidos por el equipo de investigadores del Dr. Contreras empezaron a conocerse en la bibliografía internacional. “Hemos recibido consultas de lugares de lo más lejanos. Recuerdo a un brillante químico orgánico australiano (hace ya muchos años que se ha retirado) a quien le planteaba que, si teníamos un compuesto con tal o cual configuración, podríamos observar el fenómeno que predecíamos teóricamente a partir de nuestros modelos, que se basaban en la Mecánica Cuántica, aunque había que realizar algunas aproximaciones un tanto drásticas. Él imaginaba los compuestos que podrían  ser útiles, los sintetizaba y luego obtenía e interpretaba los espectros de resonancia magnética nuclear que confirmaban nuestras predicciones teóricas. Debe tenerse presente que recién en las dos últimas décadas se desarrolló ampliamente la química cuántica y no era frecuente, entonces, encontrar trabajos interdisciplinarios de ese tipo”, rememora Contreras, a modo de ejemplo, entre muchos casos similares.

Actualmente, el Dr. Contreras emplea la mayor parte del tiempo trabajando en colaboración con el grupo del profesor Claudio Tormena, del Instituto de Química Orgánica de la Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), en Brasil. “La metodología que empleamos es similar a la mencionada anteriormente. Se sinterizan los compuestos que puedan llevar a comprender problemas interesantes, y luego empleamos -y en muchos casos ampliamos- los métodos de análisis desarrollados en nuestro grupo. El grupo de la UNICAMP crece rápidamente y está incluyendo a investigadores con firmes conocimientos en química cuántica que, seguramente, presentarán modelos más evolucionados que los que hemos logrado hasta el presente”, concluye Contreras.

 

Grupo de Estructura Molecular
Pabellón I, segundo piso, Oficina 2-137, interno 838
Director: Rubén H. Contreras
Integrantes: Dres. Marta B. Ferraro, Claudia G. Giribet, Martín C. Ruiz de Azúa, Juan I. Melo. 

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