Inteligencia artificial y Rayos X para descifrar los átomos y sus enlaces
El estudio con Rayos X sigue siendo una herramienta básica para ver indirectamente la estructura de las moléculas, formadas por átomos y tan pequeñas que no pueden ser estudiadas en detalle con los microscopios. La difracción por Rayos X, una técnica que nació en la primera mitad del siglo pasado, indica -al rebotar la radiación en la muestra- su estructura, pero su interpretación ha sido todo un arte científico hasta recientemente. Sobre esta base, Crick y Watson dedujeron, por ejemplo, la estructura en doble hélice del ADN. Sin embargo, desde hace tiempo ya, como en tantos otros campos de la ciencia, el uso de las nuevas tecnologías -programas informáticos basados en la inteligencia artificial, sobre todo, en este caso- está consiguiendo automatizar el proceso y hacerlo más fiable.
En este campo se mueven los científicos españoles Amador Menéndez y Santiago García Granda, que han puesto a punto en la Universidad de Oviedo un sistema experto que interpreta los datos de la difracción por Rayos X y fotografía no sólo los átomos sino también los enlaces entre ellos en un proceso automático. "Para poder obtener una buena fotografía es necesario que los átomos permanezcan estáticos", explican. "Enfriando la muestra, se consigue reducir el movimiento, pero no evitarlo. Con las nuevas ecuaciones matemáticas que hemos desarrollado congelamos el movimiento, dando lugar a mapas de densidad electrónica estáticos". Estos mapas revelan la estructura molecular (átomos y enlaces) de la muestra sometida a radiación.
El sistema experto se llama Molfinder y fue presentado a la comunidad cristalográfica hace ya un año, en un artículo publicado en la revista Journal of Applied Crystallography, pero es ahora cuando se ha comprobado su valía, aseguran los científicos. "En el Congreso Europeo de Cristalografía, celebrado en Budapest a finales de agosto de este año, se presentaron los experimentos realizados hasta ahora", explica Menéndez, profesor en el Instituto de Enseñanza Secundaria Cangas de Narcea, "y entonces se decide adoptar nuestro sistema experto como el programa estándar para la fotografía del enlace químico en la difracción de Rayos X, que será distribuido conjuntamente con los difractómetros por los principales laboratorios de química y cristalografía del mundo." Los dos científicos creen que su trabajo abre nuevos horizontes en la química, la bioquímica y el diseño de fármacos.
En el mismo reino de lo minúsculo, pero esta vez con observación directa, está el trabajo de científicos de EE UU que han conseguido, con un microscopio especial, el STEM, batir el récord de resolución, al llegar a los 0,6 änsgtrom, equivalente al diámetro de un átomo.
La observación la han hecho con la ayuda de una técnica emergente, basada en análisis computacional y algoritmos, que corrige la aberración óptica. Los investigadores, del Laboratorio Nacional Oak Ridge, han presentado en la revista Science claras imágenes así obtenidas de los pares de átomos de silicio alineados que forman un cristal semiconductor y aseguran que es como si le pusieran gafas al microscopio.
