Diego Peña Gil, na sede do CiQUS. Foto: Andrés Ruiz / CiQUS.
Diego Peña Gil, na sede do CiQUS. Foto: Andrés Ruiz / CiQUS.

Diego Peña publica en “Science” un revolucionario estudo sobre a carga das moléculas

A investigación, xunto a científicos de IBM e ExxonMobil, consegue ver e manipular por primeira vez as cargas eléctricas dunha molécula

A prestixiosa revista Science acaba de publicar este xoves un artigo no que participa o científico galego Diego Peña, investigador do Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares da Universidade de Santiago de Compostela (CiQUS). Xunto a investigadores do IBM Research de Zúric e a petroleira ExxonMobil, Peña consegue un fito que converte en revolucionario este traballo, marcando unha prometedora senda na manipulación a nivel molecular: por primeira vez en tempo real é posible visualizar e inducir alteracións provocadas pola carga eléctrica sobre moléculas individuais.

A investigación, iniciada con outro artigo tamén publicado en Science en 2012, perfecciona a técnica que naquel momento permitira xa ao mesmo equipo de investigadores conseguir unha resolución submolecular. Desta vez, segundo explica Peña, “desenvolvemos unha mellora na técnica que permite visualizar moléculas cargadas; e o que é máis importante: non só visualizalas, senón manipular simultaneamente a súa carga ‘a demanda'”.

Figura: imaxes coloreadas de microscopía de forza atómica das catro moléculas estudadas (primeira fila: azobenceno; segunda fila: pentaceno; terceira fila: TCNQ; cuarta fila: porfina) nos diferentes estados de carga xerados (primeira columna en azul: positiva; segunda columna en verde: neutra; terceira columna en laranxa: negativa; cuarta columna en vermello: dobremente negativa). Fonte: IBM Research.
Figura: imaxes coloreadas de microscopía de forza atómica das catro moléculas estudadas (primeira fila: azobenceno; segunda fila: pentaceno; terceira fila: TCNQ; cuarta fila: porfina) nos diferentes estados de carga xerados (primeira columna en azul: positiva; segunda columna en verde: neutra; terceira columna en laranxa: negativa; cuarta columna en vermello: dobremente negativa). Fonte: IBM Research.

Trátase, segundo subliña o CiQUS de Santiago, dun novo paso que revela algúns dos misterios das relacións entre carga molecular e funcionalidade, ofrecendo pistas sobre como acontecen o transporte e a conversión de enerxía en contornas biolóxicas. Así, moitas destas actividades esenciais para os seres vivos, como pode ser a fotosíntese, baséanse na carga e descarga de moléculas.

Neste caso, Peña e o resto de compañeiros estudaron os diferentes estados de carga de varias moléculas, como o azobenceno, o pentaceno, o TCNQ ou a porfina, que puideron observar e alterar con gran detalle grazas ao microscopio desenvolvido polo IBM Research.

Para Leo Gross, investigador de IBM e autor principal do traballo,”se cadra, a porfina é a molécula máis interesante neste traballo”. Os resultados con este composto matriz da clorofila e a hemoglobina resultaron de especial interese, xa que o xeito en que estas moléculas cambian a súa conxugación ao ser cargadas fora amplamente discutido pola comunidade científica. “Fomos quen, por primeira vez, de observar os cambios de conxugación e aromaticidade da porfina en tres estados de carga diferentes, o que é clave para entender a súa función e importante papel na natureza”, destaca Gross. A nova técnica facilitará a comprensión sobre como a carga eléctrica altera a estrutura e a función das moléculas; un paso de enorme importancia en múltiples ámbitos, como a conversión de luz en enerxía eléctrica ou o transporte de enerxía nos organismos vivos.

A técnica mellora a comprensión sobre como a carga eléctrica altera a estrutura e a función das moléculas

Tal e como explican desde o CiQUS, as transferencias de carga das moléculas xogan tamén un papel crucial nos dispositivos fotovoltaicos e electrónicos. De feito, cando unha molécula recibe unha carga, prodúcense transformacións estruturais que, á súa vez, fan que as funcións da molécula muden tamén. Chegar a comprender os cambios estruturais que se producen nas moléculas cando sofren unha alteración de carga non só permite mellorar o coñecemento destas relacións fundamentais, senón que abre un novo campo de investigación experimental inexplorado ata hoxe.

Diego Peña: “Isto abre a porta a controlar a fotosíntese ou a respiración celular”

Diego Peña

Este revolucionario artigo supón un novo pulo para a investigación que se desenvolve no CiQUS, e en concreto para a traxectoria do propio Peña, que mantén unha estreita colaboración co IBM Research, un centro de investigación asociado á multinacional informática que aposta pola ciencia básica.

Diego Peña Gil, nacido en Santiago de Compostela en 1974, é graduado e doutor en Química pola USC, onde é profesor asociado desde 2008. Foi investigador visitante en universidades como Harvard, Múnic, o Trinity College de Dublín, o DSM Research de Geleen (Países Baixos) e a Autónoma de Madrid. Realizou tamén unha estadía grazas a unha bolsa Marie Curie no laboratorio de Ben Feringa, Nobel de Química en 2016, na Universidade de Groningen.

En 2018 recibiu a Medalla Ignacio Ribas da Real Sociedade Española de Química. E nos últimos anos, varios dos seus traballos recibiron recoñecemento internacional, con varias aparicións nas páxinas de Science. Tamén o ano pasado, a molécula deseñada nun traballo dirixido polo propio Diego Peña foi elixida como Molécula do Ano polos lectores da revista C&EN da American Chemical Society.

ReferenciaMolecular structure elucidation with charge-state control (Publicado en Science).

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.