Ver un "puente de hidrógeno” para creer

Por primera vez, los científicos han logrado estudiar la fuerza de los enlaces de hidrógeno en una sola molécula utilizando un microscopio de fuerza atómica (AFM). Investigadores del Swiss Nanoscience Institute de la Universidad de Basilea han informado los resultados en la publicación “Direct quantitative measurement of the C═O⋅⋅⋅H–C bond by atomic force microscopy” (Revista Science Advances).

Imagen: Universidad de Basilea

El hidrógeno es el elemento más común en el universo y es una parte integral de casi todos los compuestos orgánicos. Las moléculas y partes de las macromoléculas están conectadas entre sí a través de átomos de hidrógeno, una interacción conocida como “puente” de hidrógeno. Estas interacciones juegan un papel importante en la naturaleza. La vida en la tierra es posible gracias al aumento que  producen en la temperatura de ebullición del agua y, además, son los responsables de las propiedades específicas de las proteínas y de los ácidos nucleicos. 
El Dr. Shigeki Kawai, del equipo del profesor Ernst Meyer (Instituto Suizo de la Universidad de Basilea), ha logrado utilizar un microscopio de fuerza atómica de alta resolución para estudiar el fenómeno. En estrecha colaboración con colegas de Japón, los investigadores seleccionaron compuestos cuya configuración se asemeja a una hélice. Estos se disponen sobre una superficie de tal manera que los átomos de hidrógeno siempre apunten hacia arriba. Si la punta del microscopio de fuerza atómica, impregnada con monóxido de carbono, se acerca lo suficiente a estos átomos de hidrógeno, se forman los enlaces que luego pueden ser examinados. 
Los enlaces de hidrógeno son mucho más débiles que los enlaces químicos, pero más fuertes que las interacciones intermoleculares de van der Waals. Las fuerzas y distancias medidas entre los átomos de oxígeno en la punta del microscopio AFM y los átomos de hidrógeno del propellano se corresponden muy bien a los cálculos previos realizados por el Prof. Adam S. Foster de la Universidad de Aalto (Finlandia) confirmando que la interacción implica claramente puentes de hidrógeno. 

Molécula de propellano

Con este estudio,  la red de investigadores del Swiss Nanoscience Institute, ha abierto nuevas formas de identificar moléculas tridimensionales mediante las características de los puentes formados entre los hidrógenos de la molécula en estudio y la punta del microscopio AFM embebida en monóxido de carbono.

Lectura complementaria:

Direct quantitative measurement of the C═O⋅⋅⋅H–C bond by atomic force microscopy.