Científicos atan el nudo más pequeño y ajustado del mundo: solo 54 átomos.

De manera sorprendente, los investigadores involucrados en este logro afirman que ocurrió por accidente y no pueden explicar cómo sucedió.

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Los químicos Zhiwen Li, Jingjing Zhang y Gao Li del Instituto de Física Química de la Academia China de Ciencias, junto con su colega de investigación Richard J. Puddephatt de la Universidad de Western Ontario, Canadá, estaban intentando crear acetiluros metálicos —una variedad de alquinos utilizada en investigaciones que involucran reacciones orgánicas— cuando, por serendipia, lograron atar un diminuto nudo compuesto por una pequeña cadena de solo 54 átomos.

Más específicamente, el accidente sucedió mientras el equipo se aprestaba a conectar estructuras de carbono a acetiluros de oro, un proceso utilizado en la producción de cadenas básicas de oro que los químicos llaman «caternames». Fue en ese instante que una de las reacciones creó una cadena que se ató en un nudo trébol quiral similar al que los panaderos usan al hacer pretzels.

«Los nudos moleculares, cuya síntesis presenta muchos desafíos, pueden desempeñar roles importantes en la estructura y función de las proteínas, así como en materiales moleculares útiles, cuyas propiedades dependen del tamaño de la estructura anudada», escriben los investigadores en su reciente artículo publicado en Nature Communications.

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Crédito: Z. Li et al., Nature Communications, 2024. ​

Es notable que el nudo molecular que el equipo de investigación creó tenía una relación de cruce del esqueleto (BCR) —una medida de la fuerza de un nudo— de 23. En comparación, la mayoría de los nudos orgánicos típicamente tienen BCRs entre 27 y 33.

«Las medidas de difracción de rayos X confirmaron que el nudo trébol quiral contiene solo 54 átomos en su BCR, convirtiéndolo en el nudo trébol molecular más pequeño y ajustado conocido hasta la fecha», añadieron.

Récord y misterio

En 2020, experimentos similares resultaron en la producción de un nudo de 69 átomos por otro equipo de investigación chino, aunque ese nudo se creó intencionalmente con la ayuda de técnicas especiales de anudado utilizadas para entrelazar pequeños hilos en nudos.

Dado que el nuevo nudo récord se creó completamente por accidente, los investigadores no están seguros de qué procesos permitieron su creación, ni si procesos similares podrían utilizarse para crear nudos aún más pequeños en condiciones de laboratorio.

Aunque el logro representa un nuevo récord, el equipo de investigación sostiene que podría haber beneficios prácticos en tales procesos. Por ejemplo, los químicos podrían basarse en sus observaciones para ayudar a los científicos a comprender cómo proteínas como el ARN y el ADN forman nudos similares bajo condiciones totalmente naturales.

Las técnicas extremadamente pequeñas de creación de nudos también podrían facilitar la creación de nuevas variedades de sustancias que incluyen plásticos con propiedades novedosas.

Fuente: https://www.nature.com/articles/s41467-023-44302-y