Aporte al entendimiento de compuestos químicos abre posibilidades de aplicaciones tecnológicas

Mesías Orozco Ic, del Departamento de Física Aplicada del Cinvestav Mérida, ganador del Premio Arturo Rosenblueth 2022 en el área de Ciencias Exactas y Naturales del Cinvestav

De emplearse solo como disolventes para la explotación del caucho, hace más de dos siglos, los compuestos aromáticos se han convertido hoy en día en uno de los elementos básicos en prácticamente todas las industrias relacionadas con la química, desde el sector farmacéutico y cosmetológico, hasta la generación de agroquímicos o polímeros de nueva generación, pero un aporte del Cinvestav abre nuevas opciones de aprovechamiento.

Estos compuestos son llamados así porque en su mayoría presentan olores dulces, pero más allá del aroma, su principal característica es su estructura química, que al ser del tipo anular constituye una mejor interacción molecular. De hecho, los anillos aromáticos se encuentran en un sinfín de entidades: desde sistemas pequeños hasta moléculas cruciales para la vida, como el ADN.

Una de las propiedades de los compuestos aromáticos en la que más interés tienen los científicos es la deslocalización electrónica; es decir, la capacidad de crear corrientes eléctricas en sus anillos moleculares cuando están ante campos magnéticos, permitiendo nuevas opciones a nivel molecular. Igual de importante actualmente resultan sus sistemas antagonistas, llamados compuestos antiaromáticos, debido a que presentan la característica de controlarse mediante la interacción con la luz y permiten el desarrollo de materiales inteligentes.

Sin embargo, la aromaticidad es un concepto y no hay forma de medirla. De ahí la importancia de la investigación realizada por Mesías Orozco Ic, graduado del Departamento de Física Aplicada del Cinvestav Mérida, quien durante el posgrado logró establecer novedosos parámetros para determinar el grado de aromaticidad (y antiaromaticidad) de los compuestos.

Esta investigación fue la base de la tesis ganadora del Premio Arturo Rosenblueth 2022, en el área de Ciencias Exactas y Naturales del Cinvestav, donde una de las aportaciones más significativas fue ofrecer la posibilidad de cuantificar la aromaticidad y antiaromaticidad, a través del cálculo de variables físicas relacionadas con la capacidad de los electrones deslocalizados para producir las llamadas corrientes de anillo. “Determinar el grado (de estos conceptos) permite un diseño racional de propiedades que pueden orientarse a aplicaciones tecnológicas específicas”, puntualizó.

Para ello, tanto él como su asesor, el investigador del Cinvestav Mérida, Gabriel Merino, decidieron aplicar campos magnéticos a elementos aromáticos, a partir de lo cual pudieron calcular la llamada densidad de corriente (eléctrica) inducida y el campo magnético aplicado a los compuestos.

Con esta propuesta “es posible dar un diagnóstico, pero también una cuantificación de la aromaticidad y antiaromaticidad a través del cálculo de variables físicas relacionadas con la capacidad de los electrones deslocalizados de producir corrientes de anillo”, explicó el graduado del Cinvestav, quien actualmente es miembro del Sistema Nacional de Investigadores.

En el caso de moléculas aromáticas, cuando están en presencia de un campo magnético externo, los electrones deslocalizados se ponen en movimiento en sentido de las manecillas del reloj, la cual a su vez genera otro campo magnético opuesto al aplicado. Por el contrario, en el caso de compuestos antiaromáticos, la corriente de anillo fluye en sentido antihorario y el campo magnético inducido apunta en la misma dirección que el campo magnético externo.

Cabe destacar que durante su doctorado llevó a cabo una estancia corta en el grupo de Dage Sundholm, de la Universidad de Helsinki en Finlandia, uno de los laboratorios más reconocidos en el área teórica de moléculas en presencia de campos magnéticos. Así, Mesías Orozco Ic con el financiamiento conjunto de la Fundación Finlandesa Magnus Ehrnrooth, el Conacyt y el Cinvestav pudo realizar estudios dentro del grupo en la institución europea, con quien conjuntamente establecieron una metodología para estudiar nanoestructuras de carbono y abrió nuevas perspectivas en las líneas de investigación.

Actualmente, Mesías Orozco Ic es investigador postdoctoral en la Universidad de Helsinki, gracias al financiamiento de la Fundación Magnus Ehrnrooth, lo que permite mantener una abierta colaboración entre el Centro y la institución educativa nórdica.