Así es como Ahmed Zewail logró fotografiar lo invisible
HISTORIA DE LA CIENCIA.
La química moderna guarda un punto de inflexión grabado a fuego en 1999, año en que el Premio Nobel de Química reconoció una hazaña considerada imposible hasta entonces: observar el nacimiento y la ruptura de los enlaces químicos en tiempo real.
El arquitecto de esta revolución fue Ahmed Zewail (1946–2016), un químico egipcio-estadounidense pionero de la femtoquímica, la disciplina que permitió filmar las reacciones moleculares a una escala temporal casi inconcebible: el femtosegundo.
Foto: Science History Institute.
¿Quién fue Ahmed Zewail?
Nacido en Damanhur, Egipto, en 1946, Ahmed Hassan Zewail mostró desde joven un interés insaciable por las ciencias naturales. Tras graduarse con honores en la Universidad de Alejandría, se trasladó a Estados Unidos para completar su doctorado en la Universidad de Pensilvania. Posteriormente, se incorporó al Instituto de Tecnología de California (Caltech), institución donde desarrolló la práctica totalidad de su carrera científica y donde estableció el Laboratorio de Ciencias Moleculares (OMS).
Conocido afectuosamente como el «padre de la femtoquímica», Zewail no solo transformó la física y la química molecular, sino que se convirtió en un icono cultural y científico en el mundo árabe, sirviendo como embajador de la ciencia y asesor de líderes internacionales en educación e investigación.
El nacimiento de la femtoquímica: congelando el tiempo molecular.
Hasta la llegada de las investigaciones de Zewail, los químicos sabían qué reactivos entraban en una reacción y qué productos salían de ella. Sin embargo, lo que ocurría en el medio —el estado de transición donde los átomos se reordenan— permanecía en una penumbra absoluta. La razón era la velocidad: las reacciones químicas ocurren en escalas de tiempo de femtosegundos (1 fs = 10-15 segundos). Para ponerlo en perspectiva, un femtosegundo es a un segundo lo que un segundo es a casi 32 millones de años.
Inspirado en la técnica de la fotografía de alta velocidad desarrollada por Eadweard Muybridge en el siglo XIX para capturar el galope de un caballo, Zewail diseñó una técnica revolucionaria utilizando pulsos de láser ultracortos:
- El pulso de bombeo (pump pulse): Un primer haz láser ultracorto aporta la energía necesaria para iniciar la reacción química en la molécula.
- El pulso de prueba (probe pulse): Un segundo haz láser, enviado apenas unos femtosegundos después, registra el estado exacto de la molécula mediante espectroscopía.
Repitiendo este proceso con distintos intervalos de retraso, Zewail y su equipo lograron ensamblar una «película» fotograma a fotograma de los átomos en movimiento. Por primera vez en la historia, la humanidad observaba cómo un enlace químico se estiraba, se deformaba y finalmente se rompía.
El Premio Nobel de Química de 1999.
La Real Academia de las Ciencias de Suecia otorgó a Ahmed Zewail el Premio Nobel de Química en 1999 en solitario, destacando que sus experimentos habían revolucionado el estudio de los procesos químicos fundamentales.
El impacto de la femtoquímica va mucho más allá de la teoría. Sus aplicaciones abarcan campos vitales para el desarrollo tecnológico y biomédico actual:
- Biología molecular: Comprensión de procesos biológicos ultrarrápidos, como la visión humana (cómo la proteína rodocsina cambia de forma al recibir luz) o la fotosíntesis.
- Diseño de fármacos: Análisis preciso de cómo interactúan las moléculas farmacológicas con los receptores celulares a escala atómica.
- Ciencia de materiales: Desarrollo de nuevos materiales semiconductores y sistemas de almacenamiento de energía solar más eficientes.
Años después, Zewail llevó su visión un paso más allá al desarrollar la microscopía electrónica de cuatro dimensiones (4D), integrando la resolución espacial extrema de los electrones con la velocidad de los pulsos de láser ultrafastos.
Diplomacia científica y compromiso social.
Más allá de su trabajo en el laboratorio, Ahmed Zewail dedicó sus últimos años a tender puentes entre la ciencia occidental y el Oriente Medio. Actuó como el primer Enviado Científico de los Estados Unidos para Oriente Medio bajo la administración de Barack Obama e impulsó activamente el desarrollo de la educación superior en su país natal.
Fruto de su tesón se erigió la Ciudad Zewail de Ciencia, Tecnología e Innovación en El Cairo, un centro académico concebido para formar a las futuras generaciones de científicos e investigadores del mundo árabe.
Ahmed Zewail falleció en agosto de 2016, dejando tras de sí más de 600 artículos científicos, múltiples libros de divulgación y un cambio de paradigma insoslayable en las ciencias moleculares.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings