Movimientos moleculares que desafían las leyes de la física clásica

Una nueva investigación ha mostrado que el movimiento de una molécula de pirrol, de forma similar a un anillo, sobre una superficie metálica, va en contra de las leyes de la física "clásica" que gobiernan nuestro mundo cotidiano.

Usando técnicas experimentales singularmente sensibles, unos científicos han descubierto que las leyes de la física cuántica, que mayormente se pensaba que actuaban sólo a escala subatómica, en realidad pueden actuar a escala molecular.

Los investigadores, de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, y la Universidad Rutgers de Nueva Jersey en Estados Unidos, han obtenido evidencias de que, en el caso del pirrol, las leyes cuánticas que afectan los movimientos internos de la molécula, modifican la naturaleza de su mapa energético. Así pues, este "movimiento cuántico" es esencial para comprender en su totalidad la distribución energética de la molécula completa.

Basándose en experimentos llevados a cabo por Barbara Lechner en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, con el objetivo de determinar la energía requerida para el movimiento del pirrol por una superficie de cobre, el equipo descubrió una discrepancia que los condujo por una "pista cuántica" hasta un hallazgo inusual.

En un trabajo previo con moléculas más simples, los científicos pudieron calcular con precisión la "barrera de activación" (la energía necesaria para romper el enlace de una molécula con una superficie y permitir que se mueva).

Sorprendentemente, las "barreras de activación" predichas para el pirrol resultaron no concordar con otros datos. Después de darle muchas vueltas al enigma, sin encontrar ningún error, los científicos comenzaron a considerar el posible papel de un fenómeno exclusivamente cuántico, la Energía del Punto Cero.

En la física clásica, un objeto que pierde energía puede continuar haciéndolo hasta alcanzar lo que puede ser considerado como un estado de reposo absoluto. En el mundo cuántico, esto nunca sucede: Siempre se retiene cierta forma remanente (incluso indetectable) de energía, conocida como la Energía del Punto Cero.

Aunque es bien conocido que la Energía del Punto Cero está asociada con el movimiento de los átomos presentes en las moléculas, se creía que estas minúsculas cantidades de energía no afectaban de forma detectable a la molécula como un todo, a menos que la molécula se descompusiera.

Pero ahora, el equipo de Lechner, Marco Sacchi y Stephen Jenkins, director del Grupo de Ciencia de Superficies en el Departamento de Química de la Universidad de Cambridge, ha descubierto que la naturaleza cuántica del movimiento interno de la molécula en realidad sí afecta la molécula como un todo a medida que se mueve por la superficie, yendo en contra de las leyes clásicas que establecen que la molécula es demasiado grande como para ser afectada por efectos cuánticos.

En la investigación también han trabajado Bill Allison, John Ellis, Holly Hedgeland y Jane Hinch.

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