Hasta ahora, la observación de estructuras subatómicas superaba la capacidad de resolución de los métodos de imagen directa, pero una nueva técnica cambió las cosas, permitiendo comprobar definitivamente la existencia de los llamados agujeros sigmas, que se habían teorizado hace 30 años.

Así, un equipo multidisciplinar checo presentó un método que les permitió ser los primeros en observar una distribución no homogénea de la carga de los electrones alrededor de un átomo de halógeno, es decir, un agujero sigma y la confirmación definitiva del concepto de los enlaces halógenos, publica Science.

Los autores comparan el hallazgo con la primera fotografía de un agujero negro, el situado en el centro de la galaxia Messiser 87, dada a conocer en 2019, pero cuya existencia anticipó en 1915 por Albert Einstein en la Teoría General de la Relatividad.

Este avance facilitará la comprensión de las interacciones entre átomos o moléculas individuales, así como de las reacciones químicas, y abre una vía para perfeccionar las propiedades materiales y estructurales de diversos sistemas físicos, biológicos y químicos, según el equipo investigador.

Para uno de los autores de la investigación, Pavel Jelínek del Instituto de Física de la Academia Checa de Ciencias (FZU) "no es muy exagerado" decir que la obtención de imágenes de los agujeros sigma representa a nivel atómico un hito similar al de los agujeros negros.

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La distribución de la carga conduce a la formación de un enlace halógeno

Este fenómeno se había demostrado indirectamente mediante estructuras cristalinas de rayos X con un enlace halógeno, que revelaban la sorprendente realidad de que los átomos de halógeno químicamente enlazados de una molécula y los átomos de nitrógeno u oxígeno de una segunda molécula, que deberían repelerse, están en proximidad y, por tanto, se atraen.

Esta observación contradice la premisa de que estos átomos tienen una carga negativa homogénea y se repelen por la fuerza electrostática.

Esta distribución no homogénea de la carga conduce a la formación de un enlace halógeno, que desempeña un papel clave, entre otras cosas, en la química supramolecular, incluida la ingeniería de cristales moleculares, y en los sistemas biológicos.

"Cuando vi el agujero sigma por primera vez, sin duda sentí escepticismo, porque implicaba que habíamos superado el límite de resolución de los microscopios hasta el nivel subatómico", recordó otro de los autores, Bruno de la Torre del FZU.

Sin embargo, una vez que lo aceptó se sintió "orgulloso" de la contribución realizada por el equipo para superar los límites del experimento y "satisfecho de haber abierto un camino para que otros investigadores vayan más allá y apliquen estos conocimientos para descubrir nuevos efectos a nivel de un solo átomo".