Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), la Universitat de Barcelona (UB) y de dos universidades australianas han introducido una nueva forma de catálisis —proceso por el cual se incrementa la velocidad de una reacción química—, mediante la aplicación de un campo eléctrico entre las moléculas que reaccionan. Este avance abre la puerta a una producción más rápida y económica de compuestos utilizados en una gran variedad de productos farmacéuticos y materiales aplicados, y podría revolucionar la manera en la cual producimos productos químicos para aplicaciones en la vida cotidiana.

Poder catalizar reacciones químicas es esencial, ya que de este modo se acelera la reacción, y por lo tanto, hace que sean más prolíficas y económicas en sus múltiples aplicaciones. La catálisis electrostática (usando campos eléctricos) es la forma menos desarrollada de la catálisis en química sintética, debido a que los efectos electrostáticos pueden ser fuertemente direccionales. Los investigadores en España y Australia resolvieron este problema mediante el uso de técnicas innovadoras basadas en microscopía de efecto túnel (STM, por sus siglas en inglés).

“Los resultados del estudio sugieren que muchas reacciones químicas -y no solo reacciones redox (reacciones de transferencia de electrones), como a menudo se cree– podrían ser catalizadas mediante la aplicación de un campo eléctrico,” explica Ismael Díez-Pérez, investigador senior en el IBEC y profesor ayudante en la UB, quien dirigió el estudio que se ha publicado hoy en la revista Nature. “Hemos proporcionado por primera vez evidencia experimental de este suceso, Mediante el control de la orientación de las moléculas en relación con el campo eléctrico, hemos acelerado una reacción no-redox por primera vez”, añade Ismael.

Esta nueva perspectiva nanoquímica de la síntesis química comprende la unión de moléculas individuales, como si se tratara de figuras de Lego acoplándose entre ellas, para crear nuevas estructuras moleculares, y podría conducir a métodos más eficientes para la producción de nuevos compuestos químicos.

“El uso de campos eléctricos externos como “catalizador” implica que se puede lograr la síntesis de moléculas que de otro modo no podrían llevarse a cabo de manera rentable en el laboratorio o en grandes instalaciones industriales”, agrega Nadim Darwish, investigador Marie-Curie en el IBEC y en la UB. “Esto abre las puertas hacia la nueva tecnología química”.

• Artículo de referencia:
Albert C. Aragonès, Naomi L. Haworth, Nadim Darwish, Simone Ciampi, Nathaniel J. Bloomfield, Gordon G. Wallace, Ismael Díez-Pérez & Michelle L. Coote. Electrostatic catalysis of a Diels–Alder reaction. Nature, març de 2016. Doi:10.1038/nature16989