Un servicio para el estudio de los materiales sólidos cristalinos con numerosos campos de aplicación

 Un servicio para el estudio de los materiales sólidos cristalinos con numerosos campos de aplicación
Un servicio para el estudio de los materiales sólidos cristalinos con numerosos campos de aplicación
El Servicio General de Difracción de Rayos X de la Universidad de Salamanca se encarga de estudiar materiales sólidos cristalinos, es decir, los que presentan una estructura de átomos que se repite periódicamente. Estos materiales pueden estar en forma de monocristal y en forma de polvo policristalino y se analizan gracias a los difractómetros de rayos X con los que cuenta este servicio de la Plataforma de Apoyo a la Investigación Nucleus de la institución académica salmantina.
 
“Podemos estudiar cualquier tipo de compuesto que se utilice, por ejemplo, en el ámbito químico o farmacéutico, cualquier material con tal de que tenga cristalinidad, es decir, un orden”, explica Francisca Sanz González, responsable del Servicio.
 
En concreto, un monocristal está constituido por materiales compuestos por átomos, moléculas o iones dispuestos en un modelo que se repite periódicamente en el espacio. Sin embargo, los gases, los líquidos y los llamados sólidos amorfos carecen del grado de ordenación característico del estado cristalino y por esta razón no difractan los rayos X y no se pueden estudiar por medio de este procedimiento. Por otra parte, las muestras policristalinas consisten en un número muy elevado de “pequeños cristalitos que están idealmente desorientados al azar”, señala la experta.
 
Tanto en un caso como en otro es posible conocer la estructura de la materia mediante la difración de rayos X, que tiene “un amplio margen de aplicación en diversas áreas, como Química, Física, Farmacia, Biología, Ciencia de Materiales o en la industria”, asegura.
 
La técnica se basa en la interacción de la radiación X con la materia que encuentran. "Los rayos X son una radiación electromagnética como la luz visible y presentan una longitud de onda que es del orden de las distancias interatómicas. Por esa razón, los cristales difractan los rayos X y permiten identificar los materiales porque generan una determinada huella", indica Francisca Sanz. Concretamente, los rayos X interactúan con los electrones que rodean a los átomos, de manera que el haz de rayos X proporciona información sobre el tipo de átomos encontrados en su camino. De esta forma se puede determinar la estructura tridimensional de las moléculas.
 
En concreto, "la difracion de rayos X en monocristal permite obtener una imagen tridimensional de la molécula objeto de estudio y el conocimiento de su estructura es muy importante para poder entender las propiedades de un material".
 
Enantiómeros
 
En este sentido, permite dentificar sin ambigüedad compuestos enantiómeros, es decir, parejas de compuestos que tienen la misma fórmula molecular y los mismos átomos entrelazados, pero que no son superponibles, sino que uno es la imagen especular del otro, igual que la mano derecha y la mano izquierda. "En Farmacia, hay enantiómeros con una actividad muy diferente, uno puede ser activo y otro inactivo e incluso tóxico", indica la especialista. Un caso ejemplo conocido es el de la talidomida, un fármaco que se comercializó hace décadas para calmar las naúseas del embarazo y que causó graves daños en los fetos porque en realidad era una molécula con dos enantiómeros y, por lo tanto, dos formas distintas con efectos muy diferentes.
 
Por su parte la difracción de polvo policristalino se utiliza para “identificar las fases cristalinas presentes en una muestra sólida o de polvo de materiles como productos químicos, farmacéuticos, pigmentos, catalizadores, cementos, etcétera”, una variedad que da idea de la gran cantidad de empresas que pueden recurrir a este servicio para analizar muestras con variados fines.
 
Una técnica no destructiva y que necesita pequeñas cantidades 
  
Una ventaja de la difracción de rayos X frente a los análisis químicos tradicionales es que se trata de una técnica que no destruye las muestras, de manera que el investigador las puede recuperar. Además, "se necesita disponer de una cantidad muy pequeña de muestra", indica Francisca Sanz. En el caso del monocristal, basta con que tenga un tamaño de arista de aproximadamente 0'1 milímetros. En el caso de muestras de polvo policristalino, la cantidad ideal son 0'5 miligramos, pero "siempre nos adaptamos a la cantidad de muestra de la que disponga el usuario y podríamos trabajar con menores cantidades", asegura la responsable.
 
Al manejar esta técnica, Francisca Sanz es coautora de numerosos artículos en revistas científicas de diversos campos. Por ejemplo, sólo el pasado año sumó nueve publicaciones: “Identificamos sin ambigüedad las estructuras cristalinas y esto eleva la calidad de los trabajos”, afirma.

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