- Este desarrollo permite que una molécula sea un chip de computadora
Ante la demanda del desarrollo de ordenadores a alta velocidad y su miniaturización, en los últimos 15 años investigadores del Instituto de Ciencias de la BUAP (ICUAP) han diseñado moléculas con características de magnetos de una sola molécula. Es decir, de tamaño microscópico que faciliten el almacenamiento de información.
Obtener este tipo de compuestos permitirá que una sola molécula sirva como un chip de computadora para guardar una gran cantidad de información en un espacio microscópico. Por consiguiente, se incursionaría en el futuro de la computación cuántica, destacó la doctora María Graciela Yasmi Reyes Ortega, responsable de esta investigación y del Cuerpo Académico 261 “Investigación Química Básica, Teórica y Experimental. Su enseñanza y divulgación con propósitos de sustentabilidad”, el cual se encuentra en consolidación.
Además de ser diminutos, lo cual permite aumentar la cantidad de información almacenada por unidad de superficie, los magnetos poseen propiedades moleculares, como respuesta a luz y a factores ambientales.
“Nosotros pretendemos obtener una molécula que tenga muchos iones magnéticos: átomos de metal ionizados y con electrones desapareados; estos son generadores de los espines (campos) magnéticos. Los espines son como alfileres microscópicos en una molécula; no se ven, pero se miden por la generación de su campo magnético”, comentó.
Reyes Ortega, responsable del Laboratorio de Química Inorgánica del Centro de Química del ICUAP, explicó que el diseño de imanes moleculares implica adherir iones metálicos (en este caso de manganeso) en una molécula. Lo anterior, crea una estructura deformada que facilita la generación de un alto estado de espín que tenga una magnetización de largo alcance y que tarde mucho tiempo en desmagnetizarse.
En fechas recientes, en el mundo muchos tipos de compuestos multimetálicos han sido ampliamente estudiados, especialmente compuestos de coordinación con iones de manganeso, cobalto, disprosio, entre otros, y mezclas de esos iones en una sola molécula. Esto se debe al interés por su carácter científico y desarrollo tecnológico que hará un cambio drástico en la vida de las personas.
En cuanto a sus aplicaciones, la doctora en Ciencias Químicas por la UNAM indicó que las moléculas con propiedades magnéticas serían idóneas para la espintrónica, un nuevo campo de investigación y tecnología que promete revolucionar el desarrollo de dispositivos microelectrónicos.
La investigadora insistió que los magnetos moleculares son perfectos candidatos como sistemas de almacenamiento de alta densidad de información con aplicaciones en el campo computacional cuántico. Sin embargo, para disponer en un futuro de un ordenador cuántico a nivel molecular es necesario el desarrollo de nuevas técnicas para la manipulación de estos magnetos monomoleculares.
“Tiene que desarrollarse una metodología y tecnología adecuada para manipular esas moléculas de tamaño microscópico. Hasta el momento solo hemos desarrollado modelos para la creación de estas moléculas con características de magneto macroscópico, los cuales han reportado resultados satisfactorios”, señaló la investigadora del ICUAP.
En esta investigación participan los miembros del Cuerpo Académico “Investigación Química Básica, Teórica y Experimental. Su enseñanza y divulgación con propósitos de sustentabilidad”, integrado por los doctores Yasmi Reyes Ortega, Samuel Hernández Anzaldo y Hugo Vázquez Lima; así como el maestro Aarón Pérez Benítez.
Nuevos horizontes para la investigación
Desde hace unos años, los investigadores trabajan en las posibilidades del magnetismo molecular, que va más allá de los imanes tradicionales y se basa en el uso de técnicas moleculares para conseguir nuevos materiales magnéticos a escala de nanómetros.
Para que los imanes moleculares sean una realidad, los integrantes del citado cuerpo académico del ICUAP diseñan modelos de moléculas llamadas ligantes, las cuales se unen a iones metálicos con el fin de utilizarlos en diversas aplicaciones, como la catálisis heterogénea, actividad antioxidante, agentes de contraste, entre otras.
Para ello, forman parte de la Red Química de Coordinación con Aplicaciones de Magnetismo y Catálisis Homogénea, en la que también participan investigadores de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos y del Instituto Politécnico Nacional.
El trabajo de los académicos de la Máxima Casa de Estudios en Puebla se centra en la química de coordinación con elementos de transición; es decir, diseñan ligantes y los coordinan a iones metálicos de transición (d y f) para elaborar así magnetos moleculares, modelos de enzimas, antioxidantes, y llevar a cabo estudios cinéticos. Esta metodología de construcción de los ligantes es utilizada por el resto de las instituciones participantes con fines distintos.