Investigación de 2026 Revela Quiralidad Dinámica en Ácido Fórmico por Vibraciones Cuánticas

Un hallazgo fundamental en la química molecular, publicado en enero de 2026 en la revista Physical Review Letters, modifica la comprensión de la estructura del ácido fórmico (ácido metanoico, HCOOH). Tradicionalmente considerado el paradigma de una molécula perfectamente plana, donde todos los átomos residen en un único plano, la nueva investigación demuestra que el ácido fórmico exhibe una naturaleza dinámica tridimensional constante debido a vibraciones atómicas cuánticas mínimas. Este descubrimiento desafía una suposición arraigada en la química, al sugerir que la geometría molecular, bajo el escrutinio cuántico, es un proceso en constante evolución, siendo la planitud únicamente un promedio temporal de movimientos en múltiples direcciones.

El experimento de alta precisión se ejecutó utilizando el microscopio de reacción COLTRIMS en la fuente de rayos X PETRA III del centro de aceleradores DESY, ubicado en Hamburgo. Los investigadores emplearon un haz de rayos X para inducir los efectos fotoeléctricos y Auger, lo que resultó en la explosión de Coulomb de la molécula. La geometría molecular inicial se reconstruyó midiendo en coincidencia estos procesos secuenciales con el microscopio de reacción COLTRIMS. Este avance en la física experimental, que permite medir la geometría molecular instantánea con una exactitud sin precedentes, es un testimonio del progreso en técnicas avanzadas que combinan COLTRIMS con fuentes de rayos X de alta brillantez.

El equipo responsable del descubrimiento estuvo liderado por el Profesor Dr. Reinhard Dörner, del Instituto de Física Nuclear de la Universidad Goethe de Frankfurt. Las instituciones colaboradoras incluyeron a las Universidades de Kassel y Marburg, la Universidad de Nevada, el Instituto Fritz Haber y el Instituto Max Planck de Física Nuclear. El Profesor Dörner es una figura central en este campo, siendo cofundador del método de medición COLTRIMS, una técnica crucial que permite la obtención de imágenes del momento de fragmentos cargados emitidos en una reacción atómica o molecular, con una resolución sub-a.u. (unidad atómica).

La clave de la observación reside en el movimiento mínimo de los dos átomos de hidrógeno, lo que obliga a la molécula a adoptar una forma quiral, es decir, no superponible con su imagen especular, en casi todos los instantes. La quiralidad, tradicionalmente definida por la construcción estática de una molécula, contrasta con esta emergencia dinámica de la asimetría. Este fenómeno es una manifestación directa de los efectos de la física cuántica, específicamente las vibraciones de punto cero, que implican que las partículas nunca están completamente inmóviles. La quiralidad, una propiedad fundamental en biología, como se observa en aminoácidos y azúcares, sugiere implicaciones más amplias sobre cómo surgen la simetría y la asimetría en el universo natural.

La relevancia de este hallazgo trasciende la química teórica, ya que cuestiona la definición misma de la geometría molecular en el reino cuántico. Si la forma plana del ácido fórmico es solo el resultado promedio de vibraciones multidireccionales, esto requiere que químicos y físicos consideren la dinámica como la propiedad definitoria, en lugar de una estructura estática idealizada. El contexto histórico de la química ha considerado durante mucho tiempo al ácido fórmico como el ejemplo canónico de una molécula plana, una visión que esta publicación de 2026 invalida con datos experimentales rigurosos.