Los investigadores han logrado un avance significativo en el entendimiento del papel de la coherencia molecular en reacciones, lo cual tiene el potencial de revolucionar nuestra capacidad de controlar la dinámica molecular. Mediante la combinación de dos técnicas – la cristalografía y la espectroscopía – los científicos han obtenido conocimientos sin precedentes sobre el comportamiento de las moléculas de proteínas.

La cristalografía es una herramienta poderosa que permite a los científicos capturar instantáneas de las disposiciones moleculares. Por otro lado, la espectroscopía mapea las vibraciones y configuraciones de las moléculas. Al integrar estas dos técnicas y utilizar instalaciones de láser de rayos X potentes, el equipo de investigación pudo observar los movimientos iniciales de las moléculas en respuesta a la excitación óptica.

Lo que descubrieron fue el papel crucial de la coherencia en estas reacciones moleculares. La coherencia se refiere al efecto vibracional en las primeras etapas de una reacción biológica, en lugar del movimiento funcional real. Esta distinción no se había demostrado experimentalmente antes y representa un avance significativo en nuestro entendimiento de la dinámica molecular.

El profesor Jasper van Thor, el líder de la investigación, explica que las proteínas son esenciales para sostener la vida, pero entender sus funciones implica conocer la disposición de sus átomos y cómo cambia durante las reacciones. Con la nueva técnica, los investigadores pueden visualizar movimientos moleculares ultrarrápidos y obtener conocimientos sobre la dinámica molecular a una resolución cercana a la atómica.

Este avance abre posibilidades para controlar la dinámica molecular en escalas de tiempo extremadamente rápidas. Al compartir su metodología, el equipo de investigación espera fomentar una mayor exploración de las coherencias en los campos de la biología estructural resuelta en el tiempo y la espectroscopía láser ultrarrápida.

Este estudio requirió el uso de instalaciones de láser de rayos X de electrones libres y contó con colaboraciones internacionales. Los investigadores moldearon la luz láser para lograr un control coherente sobre los movimientos de las proteínas y combinaron datos experimentales con métodos teóricos. Concluyeron que los movimientos ultrarrápidos observados no formaban parte de la reacción biológica, sino que estaban relacionados con la coherencia vibracional en el estado fundamental.

La naturaleza colaborativa de esta investigación, que involucró a 49 autores de 15 instituciones, demuestra la dedicación y perseverancia necesarias para lograr resultados tan innovadores. Este descubrimiento tiene implicaciones significativas tanto para la biología estructural resuelta en el tiempo como para la espectroscopía ultrarrápida, proporcionando nuevas herramientas para analizar los movimientos en una escala de tiempo de femtosegundos.

En general, esta investigación revela el papel crucial de la coherencia en las reacciones moleculares, arrojando luz sobre la dinámica compleja de las moléculas de proteínas y abriendo nuevas posibilidades para un control avanzado en diversos campos científicos.

Fuente:
– Publicación de Nature Chemistry.