Control individual de molècules

Els físics de la Universitat de Bath (Regne Unit) han descobert com manipular i controlar les molècules individuals durant una trilionèsima fracció de segon.

La seva nova tècnica és la forma més sensible de controlar una reacció química en algunes de les escales més petites que els científics poden treballar, a nivell de molècula única. Això, permetrà obrir possibilitats de recerca en els àmbits de la nanociència i la nanofísica.
Es fa servir sovint un experiment en el límit extrem de la nano-ciència anomenat Manipulació molecular de microscòpia de túnel (STM) per observar com reaccionen les molècules individuals quan s'exciten afegint un únic electró.
Un químic tradicional pot utilitzar un tub de prova i un cremador de Bunsen per impulsar una reacció; en aquest experiment, es van utilitzar un microscopi i el seu corrent elèctric per conduir la reacció. El corrent és tan petit que és més semblant a una sèrie d'electrons individuals que arriben a la molècula com si aquesta fos una diana. Però tot aquest experiment és un procés passiu, una vegada que l'electró s'afegeix a la molècula, els investigadors només poden observar el que passa.

Però quan la doctora Kristina Rusimova va revisar les dades del laboratori, va descobrir alguns resultats anòmals en un experiment estàndard, que no es podia explicar respecte que, quan la corrent elèctrica apareix, les reaccions sempre van més ràpid, però en la descoberta, no.
La Doctora Rusimova i els seus col·legues van passar mesos pensant en possibles explicacions per desacreditar l'efecte i repetint els experiments, però al final es van adonar que havien trobat una forma de controlar experiments d'una sola molècula sense precedents.

L'equip va descobrir que mantenint la punta del seu microscopi molt a prop de la molècula estudiada, dins dels 600-800 trilions d'un metre, la durada del temps que l'electró s'adhereix a la molècula es pot reduir en més de dos ordres de magnitud, de manera que la reacció resultant permet controlar molècules de toluè individuals d'una superfície de silici.
L'equip creu que això és perquè la punta i la molècula interactuen per crear un nou estat quàntic, que ofereix un nou canal perquè l'electró surti de la molècula, de manera que redueixi el temps que l'electrònica gasta en la molècula i redueix les possibilitats de què aquesta causi una reacció.

L'objectiu fonamental d'aquest treball és desenvolupar les eines que permetin controlar la matèria a aquest límit extrem: trencar els enllaços químics que la naturalesa no vol que es trenquin o que produeixi arquitectures moleculars que siguin termodinàmicament impossibles. El treball ofereix una nova ruta per controlar les molècules individuals i la seva reacció.

Font: Universitat de Bath

El cava

Amb la vigília de l'Any Nou, un gran nombre de persones ho va celebrar fent esclatar el tap d'una ampolla de xampany o cava. Les bombolles a la copa, poden semblar bastant simples, però hi ha realment una gran quantitat de química interessant darrere d'elles. La química és vital per al gust percebut i l'aroma del vi. A les bombolles hi ha molt més del què sembla, i aquest post recull, a més, alguns dels compostos químics involucrats.

És obvi que la química contribueix al fet que les bombolles apareguin en el xampany o el cava. En primer lloc, és el diòxid de carboni que s'origina en el procés de fermentació. Els caves i el xampany són vins inusuals entre els vins. Se sotmeten a dues fermentacions (una abans de l'embotellat, i una altra a l'ampolla, abans que es begui). La segona fermentació produeix el diòxid de carboni i l'etanol, que són vitals per al producte acabat.

Una ampolla mitjana, de 0,75 litres de xampany o cava conté al voltant de 7,5 grams de diòxid de carboni dissolt. Això pot no semblar molt, però quan s'obre l'ampolla allibera al voltant de 5 litres de gas de diòxid de carboni. En una copa de xampany o cava individual, assumint un volum de prop de 0,1 litres, equivaldria a uns 20 milions de bombolles. Això no és encara la major part del diòxid de carboni; només al voltant del 20% del que s'escapa del vi és en forma de bombolles, l'altre 80% s'escapa a través de difusió directa.

Les bombolles en si mateixes, per formar-se, necessiten llocs de nucleació. Les fibres de cel·lulosa, que es dipositen, permeten la captura de molècules de gas quan el got està ple. El diòxid de carboni dissolt no sol tenir l'energia necessària per empènyer a través de les interaccions intermoleculars de les molècules del líquid, però les bosses de gas redueixen l'energia requerida, permetent així que es formin bombolles. També poden formar-se si el vidre ha tingut un procés especialment gravat durant la fabricació.

A més de l'efervescència característica del cava o del xampany, els estudis han demostrat que les bombolles són també contribuents vitals per el sabor i l'aroma. Així que poden tirar d'alguns compostos en el vi a mesura que ascendeixen les bombolles. Quan arriben a la superfície i esclaten, aquests compostos poden ser llançats en l'aire dins de diminutes gotes de líquid. Els científics han analitzat la composició d'aquestes gotetes, recollides mitjançant un portaobjectes microscòpic, amb una copa de xampany, i després, transferir-los a una solució que s'executa a través d'un espectròmetre, per identificar els compostos presents.

Aquesta mesura, va permetre descobrir un gran nombre de compostos de sabor i aroma a les gotetes, una selecció dels quals es mostren en el gràfic. Hi eren presents centenars de components, alguns encara no s'han identificat, però curiosament, la composició d'aquestes gotetes difereix de la del cos principal del vi. Això es deu al fet que només certes molècules s'aixequen a la superfície per les bombolles, que influeixen en la composició gotetes. Els autors de l'estudi indiquen que molts d'aquests compostos contribueixen a l'aroma del xampany o cava, i les gotetes disperses per l'esclat de les bombolles són, per tant, de vital importància tant per l'aroma com pel sabor del vi.


Font: Compound interest