Científicos del CSIC elaboran una escala universal de aromaticidad molecular
23.12.2011: La aromaticidad es una propiedad de las moléculas empleada para entender sus comportamientos biológicos o tecnológicos, y depende de cómo están unidos los átomos dentro de las moléculas y de cómo están distribuidos los electrones. Un grupo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Complutense de Madrid ha elaborado una escala universal de aromaticidad que permite establecer relaciones entre la estructura y la función de las moléculas. El objetivo de este estudio, que ocupa la portada del último número de la revista Physical Chemistry Chemical Physics, es obtener datos cuantitativos para introducir mejoras en el diseño de materiales.
“Las moléculas pueden ser aromáticas, no aromáticas y antiaromáticas. La pertenencia a cada uno de los grupos depende de la movilidad de los electrones. Si en una molécula existen varios enlaces dobles de átomos en posiciones contiguas, los electrones que están más alejados de los núcleos atómicos tienen mayor movilidad y se dice que están deslocalizados. Cuando una molécula posee una combinación de un cierto número de electrones deslocalizados en un circuito cerrado de átomos, decimos que es aromática”, explica el investigador del CSIC Bernardo Herradón, del Instituto de Química Orgánica General.
La aromaticidad se manifiesta a través de diversas propiedades: electrónicas, magnéticas, energéticas y estructurales; y cada propiedad físico-química da una escala diferente. “Esta situación crea un problema porque hasta ahora no había una escala única o universal de aromaticidad”, comenta Herradón.
“Las moléculas pueden ser aromáticas, no aromáticas y antiaromáticas. La pertenencia a cada uno de los grupos depende de la movilidad de los electrones. Si en una molécula existen varios enlaces dobles de átomos en posiciones contiguas, los electrones que están más alejados de los núcleos atómicos tienen mayor movilidad y se dice que están deslocalizados. Cuando una molécula posee una combinación de un cierto número de electrones deslocalizados en un circuito cerrado de átomos, decimos que es aromática”, explica el investigador del CSIC Bernardo Herradón, del Instituto de Química Orgánica General.
La aromaticidad se manifiesta a través de diversas propiedades: electrónicas, magnéticas, energéticas y estructurales; y cada propiedad físico-química da una escala diferente. “Esta situación crea un problema porque hasta ahora no había una escala única o universal de aromaticidad”, comenta Herradón.
Redes neuronales
Para crear una escala universal, el equipo investigador ha desarrollado un método que tiene en cuenta simultáneamente las propiedades magnéticas, energéticas y estructurales de la aromaticidad, que combina y analiza mediante redes neuronales no supervisadas. “Las redes neuronales son herramientas computacionales que imitan el funcionamiento del cerebro humano. Las entrenamos suministrando una serie de datos y la red lleva a cabo un aprendizaje en el que reconoce los rasgos más comunes, como lo haría el cerebro humano, y da una respuesta mapeada en una gráfica de dos dimensiones, con regiones denominadas neuronas, pero que realmente es un espacio vectorial multidimensional”, añade Herradón.
El espacio vectorial obtenido permite calcular distancias, y ese valor de distancia, denominado distancia Euclídea, se emplea como valor absoluto de aromaticidad en relación con el benceno, compuesto de referencia usado en el estudio. El resultado del proceso es un patrón en el que se diferencian los tres tipos de compuestos: aromáticos, no aromáticos y antiaromáticos.
“La gran mayoría de las sustancias que usamos, como los medicamentos, los alimentos o diversos materiales tecnológicos, por ejemplo, están hechas de moléculas aromáticas. La más importante es el benceno, aunque hay otros materiales, como el grafeno, el grafito o los nanotubos de carbono, que poseen propiedades conductoras muy interesantes gracias a la deslocalización de los electrones”, concluye el investigador del CSIC.
El espacio vectorial obtenido permite calcular distancias, y ese valor de distancia, denominado distancia Euclídea, se emplea como valor absoluto de aromaticidad en relación con el benceno, compuesto de referencia usado en el estudio. El resultado del proceso es un patrón en el que se diferencian los tres tipos de compuestos: aromáticos, no aromáticos y antiaromáticos.
“La gran mayoría de las sustancias que usamos, como los medicamentos, los alimentos o diversos materiales tecnológicos, por ejemplo, están hechas de moléculas aromáticas. La más importante es el benceno, aunque hay otros materiales, como el grafeno, el grafito o los nanotubos de carbono, que poseen propiedades conductoras muy interesantes gracias a la deslocalización de los electrones”, concluye el investigador del CSIC.
Esta noticia,en lo personal,es difícil de comprender.
ResponderEliminarSe entiende que las moléculas pueden ser aromáticas, no aromáticas y antiaromaticas y que el compuesto mas representativo es el benceno. Sin embargo el concepto de escala universal aplicado en la aromaticidad molecular no me es comprensible. No logro entender, por ejemplo, cuales serán los beneficios al utilizar esta escala en las propiedades físico-químicas de los compuestos.
Ademas al buscar información para poder entender esta noticia, solo hallaba conceptos aun mas difíciles y en ningún otro sitio se encontraba un análisis o fuentes reconocidas que hablaran del mismo tema para poder entenderlo mejor.
Muy buena noticia esto nos ayudara a en un futuro al conocer nuevas moleculas podamos clasificarlas de una manera mas exacta y sepamos en que cosas las podemos aplicar,agregando lo de las redes neuronales uno se da cuenta que la ciencia esta avanzando a pasos agigantados.
ResponderEliminarLa escala aromatica puede ayudar a establecer vinculos entre las funciones de ciertas moleculas
ResponderEliminarAl una molecula tener cierto numero de electrones deslocalizados en ciertas combinaciones dentro de un circuito cerrado de atomos se le dice aromatica, hasta ahora nunca habia existido una escala para determinar la aromaticidad de alguna molecula lo que dificultaba mucho a cientificos estudiando este tema, ya que son diferentes dependiendo de sus propiedades electronicas, magneticas , energeticas etc, esto ayudara en el futuro a muchos cientificos que nesesiten saber con exactitud las propiedades de ciertas moleculas electromagneticas
La dificultad de esto es crear esta escala ya que semejante cantidad de datos no se pueden manejar de manera humana, por lo cual se llevana una computadora la cual es apodada como red neuronal ( ya que imitan al cerebro humano )y aqui se le suministra la gran cantidad de datos para ser clasificados.
Las escalas aromaticas no habian existido hasta el dia de hoy por este problema , la cantidad de datos que hay que procesar al mismo tiempo y que hay que clasificar, es demaciado grande como para ser realizada de manera humana , por lo que las redes neuronales fueron inventadas, sin ellas no tendriamos esta nueva escala y esta ayuda para futuros cientificos no existiria
Pedro Roman