Modelando moléculas: Nuevas fronteras en la experimentación química


En uno de los salones de la USFQ se ven muchos computadores en cuyas pantallas se proyectan las imágenes de esferas de colores. Pensaríamos que son parte de un videojuego… pero no lo son. Son átomos. Así trabaja el Grupo de Química computacional de la USFQ.

En uno de los salones de la USFQ se ven muchos computadores en cuyas pantallas se proyectan las imágenes de esferas de colores. Pensaríamos que son parte de un videojuego… pero no lo son. Son átomos. Así trabaja el Grupo de Química computacional de la USFQ.

Cada color de aquellas bolitas representa distintos tipos de átomos, que se mueven e interactúan entre ellos. Y es que estas computadoras están simulando lo que sucedería en la vida real con las moléculas. Esto se llama Química Computacional y es una mezcla entre química teórica e informática.

Un software es alimentado con datos y fórmulas químicas, para calcular las formas y propiedades de las moléculas y así experimentar con lo que sucede en este mundo diminuto que es invisible incluso a los microscopios convencionales. César Zambrano, decano de ciencias de la USFQ explica cuáles son los beneficios de este tipo de experimentación: “La Química Computacional es una manera sencilla de hacer experimentos químicos. Podríamos hacer lo mismo en el laboratorio, pero si hacemos un experimento y falla y hacemos un segundo y falla y hasta un vigésimo y falla, el problema es que habremos gastado mucho dinero. Teóricamente un modelo computacional sugiere el camino que hay que seguir para llegar a un resultado y eso ahorra mucho tiempo y mucho dinero”.

El salón en el que estamos pertenece al grupo de Química Computacional y Teórica de la USFQ que está dirigido por Javier Torres. Él ha estado desarrollando un modelo de molécula muy particular. A simple vista parece un polígono con esferas verdes que representan átomos de carbono, otras rojas que son oxígeno, las blancas hidrógeno y las celestes son flúor. Este compuesto ha adquirido la forma de una copa y Javier piensa que se puede sacar provecho a esta estructura porque en el interior hay mucho espacio.

En el centro de esta molécula existe un átomo de magnesio al que se le ha removido los electrones que son los que tienen carga negativa. Eso -como lo explica Javier Torres- podría permitir atrapar hidrógeno y trasportarlo de un sitio a otro para generar energía.

“Entonces yo en algún lugar produzco hidrógeno utilizando la luz del sol, ese hidrógeno se captura en este nanocompuesto o nanosistema –dice señalando a la molécula que aparece en su pantalla– lo transporto al lugar donde quiero y puedo utilizar esa energía y simplemente lo libero de acá y lo utilizo como pila de combustible o en un motor a combustión a hidrógeno”.

Toda la materia que nos rodea está compuesta por átomos. La Química computacional permite investigar con esos átomos, sometiéndolos a diferentes circunstancias para desarrollar determinadas estructuras o propiedades como conductividad, magnetismo, resistencia, etc. Esta sencilla forma de experimentación está siendo muy utilizada para el desarrollo de nuevas medicinas y materiales.

El proceso parte con una hipótesis. A esta se la fundamenta con principios y fórmulas de la química teórica, luego se alimenta al software con esos datos y se pone a correr el programa durante el tiempo que tome -puede ser por semanas o meses- hasta llegar a resultados. Las investigaciones del grupo de Química computacional de la USFQ ya han sido publicadas en varias revistas internacionales especializadas demostrando así que universidad está aportando así al desarrollo científico del país y del mundo.

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