El catedrático de Física-Química del Departamento de Química de la Universidad de Cambridge David J. Wales ha realizado recientemente una estancia en la Universidad de La Laguna, invitado por el profesor Javier Hernández Rojas, del Departamento de Física, a través de las ayudas del Vicerrectorado de Investigación para la recepción de docentes e investigadores visitantes. Durante su paso por el centro académico, este especialista en el estudio teórico de mapas energéticos en moléculas, biomoléculas y vidrios trabajó con el investigador de la ULL en varios proyectos comunes y tuvo tiempo para impartir una conferencia y reunirse con profesores y estudiantes de doctorado.
El profesor Wales es uno de los especialistas más reputados internacionalmente en el campo de los mapas de energía, ha publicado más de 350 artículos con más de 15 000 citas y dos libros. Ha ganado varios premios de la Real Sociedad Británica de Química y, recientemente, ha logrado una ayuda del Consejo Europeo de Investigación (ERC) por un importe superior a los dos millones de euros, para investigar sobre la auto-organización de la materia compleja, empezando por moléculas simples.
El motivo principal de su vista ha sido poder trabajar más estrechamente en los proyectos conjuntos que mantiene con Hernández Rojas: “Hemos hecho más en un día juntos que de manera remota. Intercambiar e-mails está bien, pero no es eficiente. Cara a cara es mejor y, además, como no hablo nada de español, debo preocuparme por hablar cuidadosamente y buscar las palabras apropiadas, lo cual es importante”. En concreto, durante la vista han trabajado en el proyecto que les lleva ocupando un año, aproximadamente, y también han abierto una nueva línea de investigación.
Magnetos
El proyecto actual trata sobre el estudio de las propiedades estructurales y termodinámicas de partículas magnéticas esféricas, utilizando las técnicas del profesor Wales. Como explica Hernández Rojas, todo esto tiene que ver con el autoensamblaje, un proceso espontáneo de formación de estructuras ordenadas a partir de constituyentes más o menos desordenados. En particular, la creación de superestructuras magnéticas formadas por esferas con momentos dipolares magnéticos permanentes (magnetos), es de gran interés por las muchas aplicaciones que tienen estos sistemas en diferentes áreas científicas y tecnológicas.
En nanotecnología, la mezcla de nanopartículas magnéticas puede conducir a la formación de magnetos extremadamente fuertes. En biología, algunas bacterias tienen su propio magneto permanente y son llamadas «magnetotatic bacteria» Así, en presencia de un campo magnético externo, estas bacterias pueden formar estructuras simples tipo cadena. Desde el punto de vista teórico, saber cómo son las interacciones entre estos magnetos es fundamental para entender la pléyade de estructuras que se observan.
“Con este trabajo que estamos realizando, y sabiendo del interés que tienen estos agregados en diferentes áreas de la Física, es muy importante encontrar nuevas estructuras estables de estos complejos magnéticos y conocer sus efectos con la temperatura. Esto permitirá avanzar en el conocimiento y desarrollo de nuevos materiales ferromagnéticos”, explica Hernández Rojas.
En cuanto al próximo proyecto en el que trabajarán, la idea es aplicar todas estas técnicas de los mapas de energías al estudio de proteínas que pueden formas nudos para tratar de modelizarlas. El profesor Wales explica que, hasta hace treinta años, no se creía que las proteínas podrían tener nudos en su interior, pero de hecho los tienen y ya se han descubierto unas cuantas estructuras biológicas que los contienen: “Tenemos que descubrir el porqué: si tienen alguna función o se trata de un accidente que ahora es muy difícil de eliminar. En todo caso, son estructuras muy complejas y difíciles de modelizar”.
Este tipo de cambio en la estructura de la proteína, en la que no está en su estado nativo, puede tener relación con algunas enfermedades. “Está asociado, por ejemplo, al Alzheimer, que es, de hecho, un defecto de la proteína que, en lugar de estar en su estructura de doble hélice, tiene una estructura laminar tipo fibra”, apunta el profesor de la Universidad de La Laguna.
«Una computadora, papel y mucho té»
Los dos investigadores llevan colaborando desde 1999, pues el profesor Wales fue el supervisor de Hernández Rojas durante su estancia posdoctoral en la Universidad de Cambridge. Los proyectos en los que colaboran actualmente carecen de financiación: “Es bastante normal en trabajos teóricos, que son algo que haces sólo por tu propia curiosidad. Y muchos de los mejores proyectos vienen por ahí. Solamente necesitamos una computadora, papel y mucho té”, bromea Wales.
Aunque formalmente es químico teórico, el investigador británico recuerda que su trabajo también conlleva computación, biología, programación, trabajo numérico, mecánica cuántica, mecánica clásica… “No hay límites y ya no se puede trabajar desde un solo campo, eso sería muy encorsetado”.
El profesor Wales explica que desde la Química Teórica, gracias a un ordenador puede ver realidades que no son observables ni siquiera con técnicas de espectroscopía o microscopía. Pero aún así, debe ceñirse a las mediciones y datos obtenidos mediante esas técnicas. “Esta es la razón por la que los teóricos necesitan a los experimentales y los experimentales a los teóricos, para ser honestos, porque de otra manera, podrías hacer todo lo que quisieras pero no sabrías si realmente es correcto”.
