Magnetismo molecular

Atracción infinitesimal

laboratorios — por el 26/05/2017 a las 15:02

A muy bajas temperaturas ciertas moléculas pueden servir como diminutos imanes. El grupo que dirige Pablo Alborés se dedica a la fabricación y preparación de estas moléculas que podrían ser útiles para el almacenamiento de información, la computación cuántica, el nanomagnetismo molecular o la biomedicina, entre otras cosas.

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Compuesto montado en un dispositivo de medición para determinar su estructura por difracción de rayos X.

Compuesto montado en un dispositivo de medición para determinar su estructura por difracción de rayos X.

La investigación en imanes moleculares despierta un gran interés entre la comunidad científica por sus potenciales usos. Aunque para que se hagan realidad las posibles aplicaciones todavía falta andar un largo trecho, los investigadores ya estiman que podrán ser útiles para el almacenamiento de información, la computación cuántica, el nanomagnetismo molecular o la biomedicina, entre muchas otras cosas.

Hasta la fecha, el problema es que los imanes moleculares sólo se comportan como tales a muy bajas temperaturas. Esto dificulta su producción a escala industrial porque resulta complicado mantener ese enfriamiento fuera del laboratorio. Conseguir que funcionen a temperatura ambiente es uno de los retos a los que se enfrentan los investigadores en el campo del magnetismo molecular.

Pablo Alborés, doctor en Química, trabaja junto a su equipo de investigadores en el Grupo de Magnetismo Molecular del Departamento de Química Inorgánica. “Nuestro grupo de investigación se dedica a la fabricación de moléculas que puedan servir como diminutos imanes. Algunos sistemas de almacenamiento de datos como los discos rígidos, por ejemplo, funcionan mediante imanes. El desafío es lograr la fabricación de moléculas donde cada una de ellas individualmente funcione como un imán molecular. Esto permitiría almacenar datos en cada una de ellas, alcanzando esencialmente la máxima densidad de almacenamiento imaginable”, dice Alborés para presentar su tema de investigación. Y, en seguida, confirma el principal escollo con el que se encuentra la aplicación de su trabajo. “Actualmente el obstáculo más grande es la temperatura a la cual estas moléculas se comportan como imanes, que es muy baja para aplicaciones en la vida real”, sostiene.

El trabajo que realiza el grupo de investigación es netamente experimental. “Nosotros preparamos las moléculas mediante diversos métodos de síntesis química, incluyendo diferentes metales (de transición y lantánidos) junto con moléculas de las que se conocen como orgánicas”, explica. Este campo de la química se conoce como química de coordinación.

“La química de coordinación es bastante desconocida para el público general pero tiene vital importancia en muchas otras disciplinas de la ciencia. Se encarga de estudiar y entender el comportamiento de moléculas que son portadoras de metales de todo tipo desde el familiar hierro (Fe) hasta el menos conocido Niobio (Nb), pasando incluso por el tristemente célebre uranio (U)”, explica el investigador.

“Cuando uno habla de metales, el sentido común enseguida piensa en tubos, placas y todo lo que tiene que ver con la obra pesada y la metalurgia; sin embargo, la química de coordinación abre la puerta a otro mundo para los metales, que aparecen ahora en biomoléculas como la hemoglobina, en fármacos, en catalizadores para la industria de polímeros, etcétera. Estos compuestos forman moléculas que no tienen nada que envidiarle al resto de sus parientes, pueden estar en diferentes estados de agregación -sólido, líquido o gas-, pueden estar disueltas como el azúcar en agua, o formar parte de polímeros como el polietileno o el teflón. Lo sustancial es que uno o varios de los átomos que constituyen un compuesto de coordinación es o son metales, pero el comportamiento de los mismos no es el de un metal puro como puede ser el hierro o el aluminio, y las propiedades de estos compuestos -y por ende su comportamiento- pueden ser muy finamente sintonizados desde el laboratorio. En nuestro caso, con el fin de que los mismos se comporten como diminutos imanes que puedan almacenar datos”, detalla.

Luego de preparada, los investigadores establecen la estructura de la molécula mediante la técnica de difracción de rayos X, para finalmente estudiar sus propiedades magnéticas con instrumentos que se llaman magnetómetros. “Según lo que observemos en estos estudios, introducimos cambios en la molécula (mediante una nueva preparación) para orientar su comportamiento al que nosotros apuntamos y la volvemos a estudiar. Esta metodología permite ir corriendo la frontera hacia el objetivo de máxima”, relata Alborés. El hecho de que aún no se haya logrado la preparación de un imán molecular que funcione a 25°C no debe asombrar; “muchos grandes avances de la ciencia demoraron décadas y, aun así, muchos fracasos de la ciencia abrieron nuevas puertas para otros futuros logros”, sostiene el investigador.

Según afirma Alborés, su grupo de investigación “tiene características fundacionales en el país, dado que es el único que aborda esta temática del magnetismo y las moléculas, lo que constituye un área muy importante de investigación conocida como magnetismo molecular y que está bastante ausente en los planes universitarios de las carreras de Química en la Argentina”.

Para los investigadores, la permanente búsqueda en la fabricación de nuevas moléculas que corran la frontera de los imanes moleculares es una garantía de mantener el objetivo latente “y quién sabe, un día, abrir una puerta desconocida hacia un nuevo descubrimiento hasta el momento oculto”, se esperanza.

 

(De izq. a der.) Germán Pieslinger, Pablo Alborés, Alejandro Funes.

(De izq. a der.) Germán Pieslinger, Pablo Alborés, Alejandro Funes.

Grupo de Magnetismo Molecular

(Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física.)

Laboratorio de Síntesis Molecular Inorgánica Avanzada, 3er. piso, Pabellón II.

http://www.qi.fcen.uba.ar/academicos/integrantes/profesores?id=32

Dirección: Pablo Alborés

Integrantes: Alejandro Funes y Germán Pieslinger

Tesista de doctorado: Alejandro Funes

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