El francés Jean-Pierre Savage, el británico James Fraser Stoddart y el holandés Bernard Feringa diseñaron y sintetizaron máquinas moleculares, “desarrollando moléculas con movimientos controlados que pueden realizar una tarea cuando se les proporciona energía”, según el fallo anunciado hoy por la Real Academia de las Ciencias Sueca.
Las máquinas con dimensiones en la escala nanométrica existen en la naturaleza, como el flagelo bacteriano y las macromoléculas con forma de sacacorchos que hacen avanzar a la bacteria cuando giran.
En su afán por construir moléculas cada vez más avanzadas, los químicos empezaron a producir a mediados del siglo pasado cadenas moleculares que unían moléculas en forma de anillo, pero la cantidad era tan pequeña y los métodos tan complejos que su uso era limitado.
Hubo que esperar hasta 1983, cuando el grupo de investigadores franceses dirigidos por Sauvage no solo creó una nueva molécula “sorprendente”, sino también un nuevo tipo de enlace mecánico en el que los átomos interactuaban directamente entre ellos y no mediante enlaces covalentes (compartiendo electrones), explica la Academia.
Trabajando en la elaboración de complejos moleculares fotoquímicos, en los que dos moléculas estaban interrelacionadas alrededor de un ion de cobre central, Sauvage se dio cuenta de su parecido con las cadenas moleculares.
Usando ese complejo como modelo construyó una molécula con forma de anillo y otra con forma de media luna para que fueran atraídas por el ion, y luego soldó esta última con una tercera para crear un nuevo anillo y formar así el primer eslabón.
Su innovador método revitalizó el campo de la química topológica posibilitando estructuras cada vez más complicadas.
Sauvage se percató además de que esas cadenas o catenanos no eran solo una nueva clase de moléculas, sino también el primer paso hacia la creación de máquinas moleculares, que se plasmó en 1994, cuando logró producir un catenano en el que un anillo rotaba de forma controlada una revolución alrededor del otro al añadirle energía.
Tres años antes el grupo dirigido por Stoddart había conseguido construir otro embrión de máquina: un rotaxano, una estructura en la que una molécula con forma de anillo está sujeta mecánicamente a un eje y es capaz de moverse a lo largo de este.
A partir del rotaxano, el grupo dirigido por el químico británico elaboró en años posteriores varias máquinas moleculares como un ascensor, un músculo artificial y un chip para computadoras.
“Los transistores en los chips de los ordenadores actuales son diminutos, pero gigantescos en comparación con los moleculares. Los científicos creen que los chips moleculares podrían revolucionar la tecnología informática del mismo modo que los basados en silicio hicieron en su día”, escribe la academia en su motivación.
Al holandés Feringa le corresponde el honor de ser el primero en desarrollar en 1999 un motor molecular haciendo girar de forma continua una pala de rotor molecular en la misma dirección a partir de dos estructuras químicas planas unidas por un doble enlace entre dos átomos de carbono.
En varios experimentos Feringa fue capaz de rotar un cilindro de cristal 10.000 veces más grande que el motor y diseñar un nanocoche, aunque el desarrollo de estos motores está aún en fase incipiente, similar al de los eléctricos en 1830, cuando los científicos ignoraban que derivarían en trenes eléctricos o lavadoras.
Sauvage (París, 1944) es profesor emérito en la Universidad de Estrasburgo (Francia) , la misma en la que se formó, mientras que Stoddart (Edimburgo, 1942) ejerce en la estadounidense de Northwestern (Illinois); y Feringa (Barger-Compascuum, Holanda, 1951) lo hace en la de Groningen, en su país de origen.
Los tres galardonados suceden en el palmarés del premio al sueco Tomas Lindahl, el turco Aziz Sancar y el estadounidense Paul Modrich, distinguidos el año pasado por revelar los mecanismos de reparación del ADN.
Sauvage, Stoddart y Feringa compartirán los 8 millones de coronas suecas (933.000 dólares) con que está dotado el galardón, al igual que el resto de los Nobel.
La ronda de ganadores continuará el viernes con el premio de la Paz.