Bazenekien molekula batzuek eta haien elektroiek superbotereak sor ditzaketela? Nola da posible disko gogor batek informazioa magnetikoki gordetzea? Edo telebistek hain kolore puruak igortzea? Sekretua elektroietan dago.
Zu zaren ia guztia eta egunero ikusi eta ukitzen duzun gehiena molekulez osatuta dago. Kimikariak garenok burutik pasatzen zaigun ia edozein molekula iker dezakegu eta, era honetan, hainbat norabidetan eman ditzakegu aurrerapausoak aplikazio liluragarriak topatzeko. Gure taldeari material magnetikoak interesatzen zaizkio bereziki; hau da, elektroi desparekatuak dituzten konposatuak. Oro har, molekulek beren elektroi guztiak erabiltzen dituzte lotura kimikoak sortzeko, bi hidrogeno-atomok egiten duten bezala H2 sortzeko, non elektroiak parekatzen dituzten (aurkako noranzkoan orientatzen dira) lotura osatzeko. Hala ere, kontu pixka batekin eta, noski, kimika askorekin, lor daiteke elektroi batzuk erabili gabe uztea. Hori askotan metalak erabiltzean gertatzen da eta, modu honetan, molekulek superbotereak garatzen dituzte.
Esaterako, molekula kiral batzuek (ispiluan begiratuz gero zehazki bere burua ikusten ez dutenak, elkarren antzekoak, baina desberdinak, ezker eta eskuin eskua diren bezala) korronte elektrikoa iragaz dezakete. Zer esan nahi du horrek? Guk gure laborategietan sintetizatzen ditugun molekulek elektroiak iragaz ditzaketela haiek duten oinarrizko propietate baten baitan, hots, spina. Zertarako balio dezake horrek? Beste aplikazioak beste, energia-iturri diren erregai fosilak ordezka ditzakeen hidrogenoa sortzeko. Hidrogeno (gas) hori, naturan oso urria dena, oso ugaria den ur-molekula “apurtuz” lor daiteke, baina molekula “apurtzeko” energia behar da, iturri garbietatik etorri beharko lukeen energia. Gure laborategian ura “apurtzeko” behar den energia gutxitzen duten materialak sintetizatzen ditugu. Material horiek existitzen diren bi elektroi motatatik (spin up eta spin down) baten korrontea blokeatzen dute eta bestearena ahalbidetu. Hau da, korronte spintronikoak sortzeko gai dira eta, modu horretan, ur-molekularen “apurtze” prozesua erraztu, non oxidazio-erredukzio erreakzio bat gertatzen den oxigeno molekularra ere sortzen duena.
Disko gogorrek ere elektroi desparekatuei esker funtzionatzen dute. Gaur egungoek partikula magnetikoei esker gordetzen dute informazioa; izan ere, zenbaki-sistema bitarrarekin (1 eta 0 konbinazioak) lan egiten dute domeinu magnetiko bakoitzean dauden elektroien momentu magnetikoaren noranzkoaren baitan. Hau horrela dela jakinda, aurresan daiteke domeinuaren tamaina txikiagoa izan ahala espazio berean informazio-dentsitate gehiago gordetzeko gai izango dela gailua. Ildo beretik, lantanido-ioietan oinarritutako molekulak ikerketa alor hau goitik behera aldatzen ari dira, molekula bakoitza gai baita bit bati dagokion informazioa gordetzeko. Gaur egungo partikula magnetikoek milioika atomo behar dituzte bit bat gordetzeko eta, lantanidoetan oinarritutako molekulek, aldiz, dozenaka besterik ez. Horrela, material berri hauek gaitasun handia erakusten dute etorkizunari begira.
Ioi hauek kolore puruen emisioa ere eman dezakete. Lantanidoek energetikoki oso ondo zehaztuta dauden egoera kitzikatuak dituzte eta, ondorioz, elektroiak egoera kitzikatutik oinarrizko egoerara itzultzen direnean energia-balio oso zehatzak askatzen dira, kolore bati atxikita daudenak. Esate baterako, europio-ioiekin osatutako molekulek 615 nm inguruko uhin-luzerako fotoiak askatzen dituzte, hori baita oinarrizko egoeraren eta kitzikatuaren arteko energia-diferentzia. Terbioz osatutako konposatuen kasuan, aldiz, 540 nm inguruko fotoiak askatzen dira. Bi uhin-luzera horiek kolore gorriari eta berdeari dagozkie, hurrenez hurren, espektro ikusgaian. Edonola ere, garrantzitsua da esatea ioi hauekin osatutako molekula guztiek ez dutela argia igortzen eta behar-beharrezkoa dela metalei lotutako estekatzaileak zeintzuk izango diren aurretik ondo erabakitzea; hots, aurrez diseinu eraginkorrak hautatzea. Izan ere, estekatzaileen eta ioien arteko energia-transferentziak eraginkorra behar du izan argi emisioak emateko.
Ikusi ahal izan duzun bezala, molekulek eta beren elektroiek hainbat eta hainbat propietate eta aplikazio interesgarri eskaini ditzakete, eta hau ez da egin dezaketenaren erakustaldi txiki bat besterik.
Egileez:
- Javier Cepeda Ruiz UPV/EHUko Kimika Fakultateko irakasle titularra da.
- Daniel Reta Mañeru UPV/EHUko Kimika Fakultateko irakasle elkartua eta DIPCko Ikerbasque ikertzailea da.
- Eider San Sebastian Larzabal UPV/EHUko Kimika Fakultateko irakasle agregatua da.
- Andoni Zabala Lekuona UPV/EHUko Kimika Fakultateko irakasle atxikia da.
2025ean 50 urte betetzen ditu UPV/EHUko Kimika Fakultateak. Urteurrenak badu zer ospatu eta, hori dela eta, programa zabala prestatu da. Besteak beste, hainbat ikerketa, transferentzia eta dibulgazio jarduera izango dira urtean zehar. Horien artean, “12 hilabete – 12 gai” ekimena dago. Iniziatiba honek Kimika Fakultatean egiten dena gizarteari erakustea du helburu. Horretarako, adibidez, kimika-gaiak hizpide dituzten artikuluak publikatuko dira hilero Kultura Zientifikoko Katedraren blogetan, fakultateko irakasle eta ikertzaileak idazle bihurtuz.
