Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
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Programa 2017-18
Simetría quiral: de la física de los electrones polarizados en espín a la asimetría de los componentes moleculares de los seres vivos
Summary of the conference by:

Juan Manuel Rojo Alaminos
Estudió en las Universidades de Madrid y Cambridge (Reino Unido), doctorándose en Física en 1969. Catedrático de Física y Director del Laboratorio de Ciencia de Superficies en la Universidad Complutense de Madrid. Autor de numerosas publicaciones en física de la materia condensada, ciencia de materiales y fisicoquímica de superficies. Ha presidido diversos paneles científicos en la Unión Europea y en la European Science Foundation. Secretario de Estado de Universidades e Investigación del Gobierno de España de 1985 a 1992. Académico Numerario de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
 
Con una definición muy simple se denominan objetos quirales a aquellos que no se pueden superponer a sus imágenes en un espejo. Dichos objetos quirales no pueden tener un plano de simetría. En el campo científico el ejemplo más conocido lo constituyen moléculas orgánicas, desde las muy simples como la glucosa hasta las más complicadas como aminoácidos y ácidos nucleicos. Cada una de las dos orientaciones posibles de una molécula quiral se denomina enantiómero. En el caso de la glucosa los dos enantiómeros se denominan glucosa D (dextrógira) y L (levógira).

La existencia de quiralidad tiene gran importancia en Química, Biología y más recientemente en Física. Por ejemplo, en Química, es de gran importancia la denominada catálisis heterogénea asimétrica donde un sustrato quiral puede promover reacciones químicas con exceso de uno de los dos enantiómeros. Los procesos catalíticos resultantes, aparte de su interés teórico, tienen gran aplicación en la industria, sobre todo farmacéutica. En el campo biológico, el principal problema es el de explicar por qué en los seres vivos se observa únicamente uno de los dos enantiómeros cuando, en principio, ambos enantiómeros son equivalentes y en una síntesis en el laboratorio se producen en la misma proporción. (En el caso de la glucosa, los seres vivos tienen sólo el enantiómero D).

Este problema tiene, a su vez, implicaciones importantes en las teorías del origen de los seres vivos en nuestro planeta. (Si encontramos vida fuera de la tierra, ¿tendrá también la misma selección de enantiómeros que aquí?).

En los últimos años la quiralidad también está irrumpiendo en campos tradicionales de la Física. Un ejemplo lo constituye el creciente interés en la interacción de electrones polarizados con moléculas quirales. Aunque la teoría detallada de la interacción de los electrones polarizados con moléculas quirales es aún objeto de polémica, algunos resultados experimentales, entre ellos los obtenidos en nuestro laboratorio, muestran que una población de electrones no-polarizados después de atravesar una capa de moléculas quirales altera sus poblaciones relativas de espín↑ y espín↓. En cierta manera, hay una correspondencia entre el papel de moléculas quirales y el de un campo magnético.

En esta presentación se tratarán primero algunas definiciones e ideas generales de introducción a la simetría quiral para, después, discutir algunas de las investigaciones recientes que involucran esta simetría en las distintas ciencias.