rudolf a. marcus

Es un honor para mi recibir el título de Doctor honoris causa de su distinguida Universidad. Durante la mayor parte de mi vida como profesor he estado asociado con instituciones técnicas, ya que obtuve mi primer puesto académico en el Polytechnic Institute of Brooklyn y más adelante - mi puesto actual en el California Institute of Technology. De modo que me siento aquí, en la Universidad Politécnica de Valencia, como en casa y estoy orgulloso de ser honrado por ella.

Me gustaría recordar, además, la buena interacción que he tenido con colegas españoles. Algunos vinieron a mi laboratorio para investigar y coincidí con otros en congresos o escuelas de verano. Les debo mucho por sus ideas estimulantes y por su amistad calurosa. Quisiera aprovechar esta oportunidad para describir brevemente mi investigación, así como la de otros científicos. Deseo de esa manera describir la evolución de un campo de ciencia, el de química, durante el último medio siglo. Es un ejemplo como un área diminuta de estudio escolástico que empieza como un arroyo pequeño puede evolucionar en el futuro a un diluvio de muchas ideas y áreas de investigación muy diferentes.

El campo de investigación del que hablaré hoy es el de transferencia de una partícula elemental, un electrón, de una molécula (donante) a otra (receptor). La transferencia puede ocurrir en un líquido, en una membrana biológica, o en un sólido. Esta transferencia de electrón provoca el cambio de la naturaleza química tanto del donante como del receptor, y está ampliamente presente tanto en la naturaleza como en los dispositivos artificiales. Esa transferencia participa en un paso importante en el ciclo por el que las plantas usan la energía solar produciendo oxígeno a partir de dióxido de carbono y agua. Juega un papel en la respiración de los humanos y otros seres vivos, y también en otros muchos procesos tales como la corrosión de metales, la emisión de luz por luciérnagas o a través de "lightsticks" químicos, en el funcionamiento de baterías de coches, e incluso proporciona el color a algunas piedras preciosas. Mostraré algunos ejemplos más adelante. Hoy me gustaría describirles cómo evolucionó la ciencia durante el último medio siglo en el campo de transferencia electrónica y que es lo que podemos aprender de ello.

Este campo renació poco después del fin de la segunda guerra mundial. En aquel momento los isótopos radiactivos de muchos átomos eran fácilmente accesibles. Los químicos los usaron como "marcadores" para estudiar los mecanismos de diferentes reacciones químicas, como las que permiten a las plantas utilizar dióxido de carbono para su crecimiento (Calvin, por ejemplo, recibió más tarde el Premio Nobel en Química por ese trabajo). Libby lo recibió por su trabajo sobre el trazado de carbón radiactivo que encontró innumerables aplicaciones en arqueología y antropología. Había también otros pioneros.

Un ejemplo de reacción química que incluye transferencia de electrones es el de dos moléculas cargadas ("iones") en agua:

Fe2+* + Fe3+ ® Fe3+* + Fe2+

( Ferroso* + Férrico ® Ferrico* + Ferroso )

Durante del último medio siglo los investigadores en el campo de reacciones de trasferencia electrónica incrementaron ampliamente su habilidad de medir la velocidad de las reacciones en diferentes escalas de tiempo. ¡Fueron capaces de reducir el tiempo de estudio de las reacciones por el factor de millón de millones de veces, el factor 1012! La tecnología láser jugó un importante papel en este dramático cambio en la habilidad de observar las rápidas reacciones químicas.

No creo que ninguno de los que trabajábamos en el campo de trasferencia de electrones en aquellos primeros tiempos nos imagináramos que ese tema se desarrollaría desde una diminuta semilla del estudio de reacciones de intercambio isotópico hasta el extenso área que hoy abarca; el ejemplo de este crecimiento se muestra en la Figura 1. Este increíble crecimiento se debe en parte al uso de las nuevas tecnologías, en parte al gran número de temas en los que la trasferencia electrónica juega un importante papel, y en parte a la interacción fructífera entre los científicos prácticos y teóricos. Pero el gran desarrollo mostrado en la Figura 1 no fue anticipado por nadie. (Fig 1).

Me gustaría concluir esta conferencia con algunos esquemas que describen las aplicaciones de trasferencia de electrones en diferentes aspectos de la vida humana. Están tomados de un póster preparado en Suecia durante la Semana de Premios Nobel y diseñado para explicar a un círculo amplio de oyentes la naturaleza de la investigación para la que fue otorgado el premio aquel año.

La primera transparencia es la descripción de fotosíntesis en plantas. (fig. 2).

La segunda describe la reacción química más simple, una trasferencia electrónica. (fig. 3).

La tercera describe la oxidación de metales. (fig. 4).

La cuarta el color de las piedras preciosas. (fig. 5).

La siguiente muestra la trasferencia electrónica en materia viva, (fig. 6) .

mientras que la última describe los lightsticks químicos y habla un poco sobre la teoría.

Fue una ocasión feliz que ha dejado recuerdos duraderos sobre todo lo ocurrido.