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:
   

 

 

Bomberos extinguieron incendio reportado en la zona residencial del edificio Cobian’s Plaza en San Juan. 20:55

El Negociado del Cuerpo de Bomberos indicó que no se han reportado personas heridas

El Nuevo Día

Segunda preventa para ‘Avengers: Doomsday’: Fecha y cómo conseguir boletos para las funciones de medianoche.20:44

En la segunda preventa de "Avengers: Doosmday" se venden los boletos para funciones que no tienen la certificación de Infinity Vision.

El Financiero

México vs. Estados Unidos: fecha, hora y sede del amistoso internacional 2026. 20:50

Entérate todo lo que tienes que saber sobre una nueva edición del "Clásico" de la CONCACAF. La nueva fecha FIFA de selecciones nacionales se prepara para el plato fuerte de la semana: México y Estados Unidos se vuelven a encontrar, en un partido que todos querrán ver. Los dos gigantes de la CONCACAF se cruzarán en un nuevo amistoso

BolaVip Mexico

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

Transmisión EN VIVO del México vs Perú hoy: cómo mirar el partido por TV o streaming.18:56

El calendario internacional presenta el enfrentamiento entre México vs Perú en el marco de un nuevo Amistoso Internacional. El compromiso se llevará a cabo el 29 de septiembre de 2026 sobre el césped del Sports Illustrated Stadium, donde ambos conjuntos buscarán ajustar detalles tácticos y consolidar su funcionamiento colectivo. Ante la cerca

365scores

Quién es el árbitro de México vs. Perú por el amistoso internacional de HOY en Nueva Jersey. 19:20

Adéntrate en el perfil del juez que estará a cargo del enfrentamiento entre ambas selecciones. El Sports Illustrated Stadium de Nueva Jersey será el anfitrión de un verdadero partidazo, cuando México y Perú se reencuentran después de un tiempo, este martes por la tarde. Los de CONCACAF y los de CONMEBOL probarán sus fuerzas mano a mano, por

BolaVip Mexico

Incidentes en Newell"s tras la fiesta de Central: balazos dentro del Bielsa, detenidos y represión. 19:58

Se produjeron choques entre hinchas del Canalla que, tras festejar la Supercopa en el Monumento a la Bandera, pasaron por el Coloso. La policía se metió en el estadio y hubo golpes a bastonazos. Dos agentes terminaron heridos.

Olé.com.ar

Instagram ya te permitirá pixelar personas y objetos con IA gracias a su nueva función.14:26

El lanzamiento llama particularmente la atención porque Instagram decidió presentar la herramienta alrededor de una práctica que se ha vuelto reconocible en redes sociales, el soft launch de una relación.

Merca2.0

Precio del dólar sube mientras el peso mexicano cae fuertemente y así cotiza el tipo de cambio este martes 29 de septiembre. 07:04

El dólar mantiene una tendencia de fortaleza frente a otras monedas, impulsado por los altos rendimientos de los bonos de Estados Unidos, los precios del petróleo y la expectativa sobre los próximos datos económicos que podrían influir en las decisiones de la Reserva Federal.

El Imparcial

Huracán ‘Polo’ toca tierra en BCS: Trayectoria ACTUALIZADA y qué municipios están en alerta. 00:43

Luego de más de una semana de su formación, el huracán "Polo" finalmente tocó tierra en México, y se espera que con ello comience a desvanecerse en Baja California Sur y Sonora.

El Financiero

oscar garcia portero

Quién es el árbitro de México vs. Perú por el amistoso internacional de HOY en Nueva Jersey. 19:20

Adéntrate en el perfil del juez que estará a cargo del enfrentamiento entre ambas selecciones. El Sports Illustrated Stadium de Nueva Jersey será el anfitrión de un verdadero partidazo, cuando México y Perú se reencuentran después de un tiempo, este martes por la tarde. Los de CONCACAF y los de CONMEBOL probarán sus fuerzas mano a mano, por

BolaVip Mexico

¿Quién es Óscar García? El Portero que debuta con la Selección Mexicana ante Perú. 19:30

Cumpliendo con la promesa de rotaciones masivas, “El Káiser” sorprendió al mundo futbolístico al entregarle la responsabilidad de la portería a Óscar García quien tendrá su debut con la Selección Mexicana, el brillante cancerbero del Club León que hace su debut oficial absoluto con la camiseta nacional en el Sports Illustrated

365scores

México vs. Estados Unidos: fecha, hora y sede del amistoso internacional 2026. 20:50

Entérate todo lo que tienes que saber sobre una nueva edición del "Clásico" de la CONCACAF. La nueva fecha FIFA de selecciones nacionales se prepara para el plato fuerte de la semana: México y Estados Unidos se vuelven a encontrar, en un partido que todos querrán ver. Los dos gigantes de la CONCACAF se cruzarán en un nuevo amistoso

BolaVip Mexico

yoshimar yotún

Golazo y doblete de Yoshimar Yotún tras sensacional cabezazo en Sporting Cristal vs Los Chankas por Liga 1 2026. 06 de Septiembre, 2026 12:00

El capitán ‘rimense’ volvió a hacerse presente en el marcador y sentenció el 4-0 en el estadio Alberto Gallardo con una brillante definición aérea

Infobae

La dedicatoria de Yoshimar Yotún a Julio César Uribe tras el triunfo de Sporting Cristal: “Es un ídolo nacional y merece respeto”. 06 de Septiembre, 2026 13:00

El volante celeste fue la figura de la victoria ante Los Chankas y, en medio de una semana cargada de tensión, alzó la voz para defender al directivo celeste y compartir el festejo con toda la institución

Infobae

‘Puchungo’ Yáñez pidió a Yoshimar Yotún para Sport Boys el 2027: “Tiene que llegar gente de jerarquía”. 10 de Septiembre, 2026 07:30

El exfutbolista se pronunció sobre la chance de que el capitán de Sporting Cristal se mude al Callao el próximo año en el centenario del club ‘rosado’, solicitando también a otros nombres de categoría

Infobae

padres - cubs

Ty France drives in 4 runs as Padres push past Cubs . 28 de Abril, 2026 00:05

Ty France knocked in four runs Monday night and Manny Machado doubled twice and singled before leaving the game as the San Diego Padres rallied for a

Deadspin

Padres" Manny Machado "fine" after leaving game with leg ailment . 28 de Abril, 2026 02:15

Padres third baseman Manny Machado left San Diego"s Monday game against the visiting Chicago Cubs after the sixth inning in a precautionary move due t

Deadspin

With Manny Machado in question, Padres take aim at Cubs . 28 de Abril, 2026 07:25

Manny Machado might not be available for the San Diego Padres on Tuesday night when they vie for a series win against the visiting Chicago Cubs.,The A

Deadspin