Los nudos moleculares se caracterizan por el parámetro BCR (backbone crossing ratio), el cociente entre el número de átomos a lo largo del nudo dividido entre el número de cruces. El nudo de trébol es el nudo más sencillo, con solo tres cruces. El récord de BCR en nudos de trébol con polímeros orgánicos es 25.3 y con metalanudos (metallaknots) era 23. Se publica en Nature Communications un metalanudo de oro (Au₆) con 54 átomos, luego tiene una BCR de 18. La síntesis química de cristales de Au₆ es muy sencilla, conduciendo a cristales con sus dos estructuras quirales. Este metalanudo de récord se autoensambla a partir de tres unidades del complejo L-Au₂, L-diacetiluro de dioro(I), en presencia de un ligando de difosfina. Resulta muy sorprendente, porque los cálculos DFT predicen la síntesis del complejo Au₂, en lugar la trimerización en Au₆. Los autores confiesan que no son expertos en DFT ni en síntesis química computacional, pero se atreven a proponer una explicación; en la superficie de la red cristalina en crecimiento podría ser más favorable el empaquetamiento del metalanudo Au₆ que el de anillos abiertos (L-Au₂) o cerrados (Au₂). Futuros estudios tendrán que dilucidar esta hipótesis.
Los que no somos químicos no disfrutamos de la fórmula química de los compuestos. Pero para los interesados, el metalanudo Au₆ tiene como fórmula [Au₆{1,2-C₆H₄(OCH₂CC)₂}₃{Ph₂P(CH₂)₄PPh₂}₃], siendo resultado de la síntesis de tres unidades de L-Au₂, con fórmula 1,2-C₆H₄(OCH₂CCAu)₂, en una solución de la difosfina Ph₂P(CH₂)₄PPh₂. En el artículo se ha verificado la estructura de este metalanudo usando difracción de rayos X y mediante resonancia magnética nuclear (no soy experto, pero según los revisores del artículo los resultados mostrados son suficientes para asegurar que la síntesis ha sido exitosa). Por cierto, los autores han comentado que parte de su motivación para investigar en metalanudos es que los nudos chinos rojos son símbolos de buena suerte, prosperidad y felicidad, que se regalan durante el Año Nuevo chino y otras festividades. Por supuesto, también influye su belleza intrínseca y su posible utilidad, aunque en el artículo no proponen ninguna aplicación práctica; se limitan a afirmar que los avances en nudos moleculares apretados podrían ayudar a comprender el comportamiento de ciertas proteínas en sistemas biológicos.
La verdad, me ha asombrado que se haya podido sintetizar un nudo de trébol molecular tan compacto y tan apretado. El artículo es Zhiwen Li, Jingjing Zhang, …, Richard J. Puddephatt, «Self-assembly of the smallest and tightest molecular trefoil knot,» Nature Communications 15: 154 (02 Jan 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41467-023-44302-y; a nivel divulgativo recomiendo leer a los autores en Zhiwen Li, Jingjing Zhang, Gao Li, «Dynamic assembly of chiral golden knots,» Chinese Journal of Structural Chemistry 2024: 100300 (18 Apr 2024), doi: https://doi.org/10.1016/j.cjsc.2024.100300.
Lo fascinante de la síntesis química por autoensamblado es que suele ser fácil de entender, incluso para los legos. Esta figura ilustra la ruta de síntesis desde el complejo abierto L-Au₂ al anillo Au₂, y al metalanudo trimérico Au₆. Por cierto, en estas fórmulas se han omitido los grupos fenilos en el ligando de difosfina. El artículo no incluye una imagen 3D de la reconstrucción de esta molécula usando bolas para los átomos.
En el artículo se reportan otras estructuras sintetizadas a partir del anillo Au₂, aunque sin ofrecer más detalles (que supongo que aparecerán en futuros artículos). Además del nudo trébol, Au₆, se ha sintetizado el nudo de Salomón, 2×Au₄, el anillo doble Au₄, y el 2[catenano] 2×Au₂. Todos ellos son moléculas muy curiosas, pero solo Au₆ es de récord.