El licenciado Matías Miranda defendió exitosamente su tesis doctoral sobre enlaces de halógeno, utilizando simulaciones computacionales para entender mejor los procesos atmosféricos. La investigación se realizó bajo el sistema de cotutela entre la FaCENA de la UNNE y la Facultad de Ciencias de la Universidad de Valladolid (España).
El licenciado Matías Orlando Miranda de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura de la UNNE defendió exitosamente su tesis doctoral titulada «Influencia de los enlaces de halógeno en reacciones químicas de interés atmosférico», un trabajo que ayudará a comprender mejor los procesos químicos que ocurren en la atmósfera terrestre.
La investigación se desarrolló bajo un esquema de cooperación internacional entre la Universidad Nacional del Nordeste y la Universidad de Valladolid (España). Este tipo de colaboración, conocida como «cotutela», permite que los estudiantes trabajen con directores de ambas instituciones, enriqueciendo su formación académica.
Los directores de la tesis fueron los doctores Darío Jorge Roberto Duarte, del Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste (IQUIBA-NEA), dependiente del CONICET y la UNNE, y Víctor Manuel Rayón Rico, de la Universidad de Valladolid.
La investigación se centró en entender cómo ciertos tipos de uniones químicas especiales, llamadas «enlaces de halógeno», influyen en las reacciones químicas que ocurren en la atmósfera. Los halógenos son elementos químicos como el cloro, bromo y yodo, que están presentes en elementos de uso cotidiano como la sal de mesa o en productos de limpieza.
La investigación realizada por Miranda, surgió de la necesidad de comprender mejor cómo interactúan las moléculas en el aire, especialmente porqué los halógenos juegan un papel fundamental en procesos atmosféricos importantes, como la destrucción de la capa de ozono que protege de la radiación solar.
Miranda utilizó herramientas de la química computacional, es decir, programas sofisticados que pueden simular el comportamiento de las moléculas sin necesidad de experimentos físicos en el laboratorio. Estas simulaciones se basan en los principios fundamentales de la física cuántica, que describe cómo se comportan las partículas más pequeñas de la materia.
Entre las técnicas empleadas se encuentran métodos con nombres técnicos como DFT (Teoría del Funcional de la Densidad) y CCSD(T), que básicamente permiten calcular con gran precisión cómo se distribuyen los electrones en las moléculas y cómo estas interactúan entre sí.
Lo que Miranda presentó como resultado de su trabajo es que las moléculas que contienen halógenos tienen regiones con carga positiva (llamadas «agujeros sigma») que pueden atraer a regiones con carga negativa de otras moléculas, formando así los enlaces de halógeno. Es como si estas moléculas tuvieran «imanes moleculares» que las ayudan a unirse de manera específica.
Logró caracterizar diversos tipos de complejos moleculares estabilizados por estos enlaces especiales. Por ejemplo, estudió cómo las moléculas de halógenos se unen con el radical hidroxilo (una molécula muy reactiva presente en la atmósfera), con el ozono, y con el monóxido de carbono. Estos estudios proporcionaron información valiosa sobre la naturaleza de estas interacciones.
A decir de Miranda, uno de los hallazgos más interesantes del trabajo fue descubrir cómo la formación de estos enlaces especiales puede determinar si una reacción química necesita energía adicional para ocurrir o si puede suceder fácilmente. Utilizó como ejemplo las reacciones entre moléculas de halógenos y el radical formilo (otra molécula presente en la atmósfera).
Los resultados mostraron que cuando los enlaces de halógeno son más fuertes, las reacciones pueden ocurrir más fácilmente, sin necesidad de superar grandes barreras energéticas. Esto explicaría que estos enlaces no solo mantienen unidas a las moléculas, sino que también pueden influir en qué tan rápido o lento ocurren las reacciones químicas en la atmósfera.
La investigación que le permitió a Miranda obtener el Doctorado en Química, engrosa el conocimiento científico y ayuda a comprender los procesos atmosféricos, al punto de poder tener implicancia en el estudio del cambio climático y la química atmosférica.
Al entender mejor cómo ocurren algunas reacciones a nivel molecular, se pueden hacer mejores predicciones sobre el comportamiento de la atmósfera y desarrollar estrategias más efectivas para proteger el medio ambiente.
