Ciencia.-Primera observación del buscado agujero sigma en un átomo

Ciencia.-Primera observación del buscado agujero sigma en un átomo. Noticias en tiempo real 12 de Noviembre, 2021 04:50

12-11-2021 Comparación de la predicción teórica y los resultados del experimento..Científicos checos han observado directamente, por primera vez, una distribución asimétrica de la densidad de electrones en átomos individuales de elementos halógenos, el llamado agujero sigma.POLITICA INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍATOMAS BELLON / IOCB PRAGUE
12-11-2021 Comparación de la predicción teórica y los resultados del experimento..Científicos checos han observado directamente, por primera vez, una distribución asimétrica de la densidad de electrones en átomos individuales de elementos halógenos, el llamado agujero sigma.POLITICA INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍATOMAS BELLON / IOCB PRAGUE (Sebastian Carrasco/)


MADRID, 11 (EUROPA PRESS)

Científicos checos han observado directamente, por primera vez, una distribución asimétrica de la densidad de electrones en átomos individuales de elementos halógenos, el llamado agujero sigma.

Con su investigación, publicada en Science, han confirmado definitivamente su existencia, predicha teóricamente hace unos 30 años, y han superado uno de los antiguos retos de la ciencia.

Hasta ahora, la observación de las estructuras subatómicas estaba más allá de la capacidad de resolución de los métodos de imagen directa, y parecía poco probable que esto cambiara. Sin embargo, los científicos checos han presentado un método con el que se han convertido en los primeros del mundo en observar una distribución no homogénea de la carga de los electrones alrededor de un átomo de halógeno, confirmando así la existencia de un fenómeno que se había predicho teóricamente pero que nunca se había observado directamente.

Comparable a la primera observación de un agujero negro, el avance facilitará la comprensión de las interacciones entre átomos o moléculas individuales, así como de las reacciones químicas, y abre una vía para perfeccionar las propiedades materiales y estructurales de diversos sistemas físicos, biológicos y químicos.

En una amplia colaboración interdisciplinar, científicos del Instituto Checo de Tecnología e Investigación Avanzadas (CATRIN) de la Universidad de Palacky Olomouc, el Instituto de Física de la Academia de Ciencias Checa (FZU), el Instituto de Química Orgánica y Bioquímica de la Academia de Ciencias Checa (IOCB Praga) y el Centro de Supercomputación IT4Inovations de la Universidad Técnica de Ostrava (VSB) han conseguido aumentar drásticamente la capacidad de resolución de la microscopía de barrido, que hace varios años permitió a la humanidad obtener imágenes de átomos individuales, y han pasado así del nivel atómico a los fenómenos subatómicos.

"Confirmar la existencia de los agujeros sigma, predichos teóricamente, no es diferente a observar agujeros negros, que nunca se habían visto hasta hace sólo dos años, a pesar de haber sido predichos en 1915 por la teoría general de la relatividad. Visto así, no es muy exagerado decir que la obtención de imágenes de los agujeros sigma representa un hito similar a nivel atómico", explica Pavel Jelínek, de la FZU y del CATRIN, un destacado experto en el estudio teórico y experimental de las propiedades físicas y químicas de las estructuras moleculares en la superficie de las sustancias sólidas.

Hasta ahora, la existencia del fenómeno conocido como agujero sigma se había demostrado indirectamente mediante estructuras cristalinas de rayos X con un enlace halógeno, que revelaban la sorprendente realidad de que los átomos de halógeno enlazados químicamente de una molécula y los átomos de nitrógeno u oxígeno de una segunda molécula, que deberían repelerse, están en proximidad y, por tanto, se atraen. Esta observación estaba en flagrante contradicción con la premisa de que estos átomos tienen una carga negativa homogénea y se repelen por la fuerza electrostática.

Esto llevó a los científicos a examinar la estructura subatómica del halógeno mediante la microscopía de fuerza con sonda Kelvin. Comenzaron desarrollando una teoría que describía el mecanismo de la resolución atómica de la sonda Kelvin, lo que les permitió optimizar las condiciones experimentales para obtener imágenes de los agujeros sigma.

La posterior combinación de mediciones experimentales y métodos químicos cuánticos avanzados dio lugar a un notable avance: la primera visualización experimental de una distribución de carga de densidad electrónica no homogénea, es decir, un agujero sigma, y la confirmación definitiva del concepto de enlaces halógenos.

"Mejoramos la sensibilidad de nuestra microscopía de fuerza con sonda Kelvin funcionalizando la punta de la sonda con un solo átomo de xenón, lo que nos permitió visualizar la distribución de carga no homogénea en un átomo de bromo dentro de una molécula de tetrafenilmetano bromado, es decir, un agujero sigma en el espacio real, y confirmar la predicción teórica", dice Bruno de la Torre, de CATRIN y FZU.

"Cuando vi el agujero sigma por primera vez, fui ciertamente escéptico, porque implicaba que habíamos superado el límite de resolución de los microscopios hasta el nivel subatómico --prosigue--. Una vez que lo acepté, me sentí a la vez orgulloso de nuestra contribución a la hora de superar los límites del experimento y satisfecho de haber abierto un camino para que otros investigadores vayan más allá y apliquen estos conocimientos para descubrir nuevos efectos a nivel de un solo átomo", añade de la Torre.

Según los científicos, la capacidad de obtener imágenes de una distribución de carga de densidad electrónica no homogénea en átomos individuales permitirá, entre otras cosas, comprender mejor la reactividad de las moléculas individuales y la razón de la disposición de las distintas estructuras moleculares. "Creo que se puede decir que la obtención de imágenes con resolución subatómica va a tener un impacto en varios campos de la ciencia, como la química, la física y la biología", dice Jelínek.

"Llevo toda la vida estudiando las interacciones no covalentes, y me satisface mucho que ahora podamos observar algo que antes sólo podíamos "ver" en teoría y que las mediciones experimentales confirmen con precisión nuestra premisa teórica de la existencia y la forma del agujero sigma. Nos permitirá comprender mejor estas interacciones e interpretarlas", afirma el químico computacional Pavel Hobza, del IOCB de Praga, que realizó los cálculos químicos cuánticos avanzados en los superordenadores del IT4Inovations de Ostrava.

"Lo que vemos es que los enlaces halógenos y las interacciones no covalentes en general desempeñan un papel dominante no sólo en la biología, sino también en la ciencia de los materiales. Esto hace que nuestro artículo actual en Science sea aún más importante", añade Hobza.

La forma característica del agujero sigma está formada por una corona de carga positiva rodeada por un cinturón de densidad de electrones negativos. Esta distribución no homogénea de la carga conduce a la formación de un enlace halógeno, que desempeña un papel clave, entre otras cosas, en la química supramolecular, incluida la ingeniería de cristales moleculares, y en los sistemas biológicos.

El conocimiento preciso de la distribución de la carga de los electrones en los átomos es necesario para comprender las interacciones entre átomos y moléculas individuales, incluidas las reacciones químicas. Así, el nuevo método de obtención de imágenes abre la puerta al perfeccionamiento de las propiedades materiales y estructurales de muchos sistemas físicos, biológicos y químicos que afectan a la vida cotidiana.


Infobae
Compartir en:
   

 

 

Huracán Simon: Mexicana cancela vuelos y cambia rutas. 05:59

Las condiciones meteorológicas en Puerto Vallarta y Mazatlán obligaron a la aerolínea a suspender operaciones y modificar itinerarios. Conozca cuáles son los vuelos afectados, los horarios publicados para la reprogramación y cómo solicitar información sobre su viaje.

El Imparcial

Luciana Peker: Argentina se convierte en laboratorio de la extrema derecha.05:50

Luciana Peker advierte sobre el avance de la extrema derecha en Argentina y su impacto en los derechos adquiridos.

El Congresista

Cárteles mexicanos roban miles de autos de lujo en EEUU al año. 05:50

Una investigación revela que cárteles mexicanos roban 2,000 autos de lujo al año en California, usando identidades falsas y complicidad de funcionarios.

El Congresista

Arnold Rojas Tame y sus presuntos vínculos en Veracruz: nombres, combustible y una red bajo la lupa..

Veracruz.— En los últimos días, el nombre de Arnold Rojas Tame ha vuelto a circular con fuerza en distintos puntos del estado.

Lado.mx

Compresor industrial: ¿cuál es su papel en el sistema?.

En diferentes procesos industriales, mantener determinadas condiciones de temperatura puede ser indispensable para garantizar la conservación de productos, la estabilidad de los procesos y el funcionamiento adecuado de los equipos.

Lado.mx

Cómo El Asesoramiento En Español Puede Ayudar Después De Un Accidente De Motocicleta.

El clima cálido y las carreteras planas y abiertas de Tampa la convierten en una de las ciudades más populares de Florida para los motociclistas. Aquí se conduce durante todo el año, pero esas mismas carreteras que atraen a los motociclistas también los ponen en un riesgo considerable.

Lado.mx

EN VIVO | Bloqueos en carreteras, accidentes y manifestaciones hoy lunes 12 de octubre.05:40

Mantente informado en tiempo real sobre el acontecer en el Valle de México

Infobae

Pruebas de atletismo: disciplinas, reglas y formatos de competencia. 04:59

Las pruebas de atletismo se ordenan por distancia, superficie, gesto técnico y sistema de puntuación, y esa clasificación cambia por completo la forma de leer una competición. Un 100 metros se decide por milésimas y viento legal; un decatlón exige …

Los Políticos Veracruz

Chiapas: la verdadera cuna del obradorismo. 04:10

Aunque en el discurso el obradorismo se construyó contra el viejo sistema, en los hechos, muchos de sus personajes simplemente mudaron sus intereses, relaciones y estructuras al partido guinda, y Chiapas es muestra de ello

SDP Noticias

WhatsApp suma una alerta de seguridad y prueba nuevas funciones en Android y iPhone. 08:20

La plataforma de mensajería exigirá instalar las actualizaciones pendientes del teléfono para recuperar la cuenta y reforzar la protección frente a vulnerabilidades conocidas

Infobae

Precio del dólar en México HOY domingo 11 de octubre de 2026: Tipo de cambio actual. 09:25

Consulta el precio del dólar en México hoy domingo 11 de octubre, el tipo de cambio más reciente, las cotizaciones bancarias y los valores oficiales de Banxico, DOF y SAT

Tribuna

Papa León XIV será operado de un nódulo pulmonar. 09:44

El papa León XIV anunció que será sometido a una cirugía en los próximos días para extirpar un nódulo localizado en uno de sus pulmones, el cual fue detectado en una etapa temprana durante una revisión médica reciente. El pontífice, de 71 años, informó sobre su estado de salud al concluir la oración del ángelus …El cargo Papa Le

Tribuna Noticias

juez

Justicia de EE. UU. ordena suspender los anuncios promocionales de Trump financiados con dinero de los contribuyentes. 01:26

Trump ha dicho que los anuncios son "una promoción positiva de nuestro gran país, EE. UU.". Ahora una jueza del distrito de Nueva York acaba de dictaminar que los anuncios constituyen un uso ilegal de fondos públicos. El presidente de Estados Unidos, Donald Trump, debe cancelar todos los anuncios televisivos que aún queden por emitir

DW

Juez vincula a proceso a Luis Fernando por privación ilegal de la libertad. 04:11

Luis Fernando, alias “El Güicho”, fue vinculado por el delito de privación de la libertad de una mujer en Magdalena de Kino.

El Congresista

clima tijuana

Pronóstico del clima en Tijuana hoy 11 de octubre de 2026. 06:25

Este 11 de octubre de 2026, Tijuana experimentará un día marcado por lluvias persistentes, vientos intensos y temperaturas templadas. Manténgase informado sobre las condiciones para planificar sus actividades y tomar precauciones ante el clima adverso.

Debate.com.mx

Clima en Tijuana: conoce el pronóstico y prepárate antes de salir. 21:40

Debido a su localización, que le dan una gran variedad de climas, México es uno de los países con mayor biodiversidad y es hogar de al menos 12% de las especies del mundo 

Infobae

Pronóstico del clima en Tijuana hoy 12 de octubre de 2026. 06:25

Este lunes 12 de octubre de 2026, Tijuana amanece con lluvias ligeras y temperaturas frescas. Conozca el pronóstico detallado para planear su día y estar preparado ante las condiciones meteorológicas cambiantes.

Debate.com.mx

clima slp

Las lluvias refrescarán México este fin de semana, pero la onda de calor persitirá en al menos 7 estados del norte . 11 de Septiembre, 2026 10:04

Para este viernes 11 de septiembre, la Comisión Nacional del Agua pronostica lluvias puntuales intensas en zonas de Baja California Sur, Sinaloa y Durango, así como lluvias puntuales fuertes y muy fuertes en Chihuahua y Sonora. Esto debido a la acción del monzón mexicano, e

Xataka México

5 estados de México que debes evitar durante los meses más calurosos, especialmente si no toleras el calor extremo. 12 de Septiembre, 2026 10:26

En varias regiones del territorio nacional, la presencia del calor es una constante que marca la forma de vida, las rutinas e incluso las actividades. Mientras unos se adaptan, para otros la condición es insoportable.En varias entidades, la temperatura máxima supera con facilidad los 45 °C.En años recientes, se ha observado con preocupación e

Meteored.mx

Intensa onda tropical y el Monzón ocasionará tormentas fuertes hoy domingo en el Centro, Sur y Occidente de México. 13 de Septiembre, 2026 08:26

Afortunadamente, las lluvias aumentarán esta tarde-noche al sur de México por una onda tropical, zonas donde hace falta la lluvia, aunque el calor seguirá intenso.Te puede interesar | El Niño estará fortaleciéndose en otoño-invierno con más periodos de lluvia y frío en MéxicoLas precipitaciones continuarán concentradas en la mitad occide

Meteored.mx