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Jueves, 4 de junio de 2020

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La comunidad científica internacional reconoce la carrera del químico Javier Aoiz

Texto: Jaime Fernández, - 30 MAR 2020 a las 16:28 CET

The Journal of Physical Chemistry, de la American Chemical Society, ha publicado un Festschrift, es decir, un especial sobre la labor de un investigador todavía en activo, dedicado al profesor Javier Aoiz, de la Facultad de Ciencias Químicas, con ocasión de su 65 aniversario. Los editores invitados de este monográfico han sido Mark Brouard, profesor de la Universidad de Oxford, y Luis Bañares, del Departamento de Química Física de la UCM, "colaborador y sobre todo un gran amigo durante cerca de 35 años" de Aoiz. El profesor homenajeado, que acaba de cumplir los 66 años, es una figura clave en el campo de la dinámica molecular de las reacciones químicas, sobre todo, porque como explica Bañares, "Aoiz tiene un bagaje inicial experimental y sabe muy bien cómo hacer cálculos teóricos que simulen los experimentos, lo que le permite identificar qué le sobra y qué le falta a una teoría para poder reproducir los resultados experimentales fielmente". Eso, de acuerdo con Bañares, fue algo único en el mundo en su momento, porque "hasta que Aoiz empezó a hacerlo así, los teóricos en ese campo de conocimiento iban por un lado y los experimentales por otro, pero desde ese momento la comunidad científica empezó a hacer los cálculos y a partir de los resultados teóricos obtenidos comenzaron a hacer los experimentos para a ver si la teoría y los resultados de esos experimentos están de acuerdo".

 

Luis Bañares explica que The Journal of Physical Chemistry publica números especiales, celebrando la jubilación o al menos los 65 años de profesores con reconocido prestigio internacional en el campo de la Química Física. En este caso, el editor en jefe de la revista contactó con el propio Bañares y con Mark Brouard para proponerles este número especial en honor a Javier Aoiz. La tarea de los dos editores invitados ha consistido en ofrecer una lista de investigadores a nivel mundial en el campo de la dinámica molecular de las reacciones químicas, que es en lo que ha trabajado Aoiz durante toda su carrera.

 

Aparte de los papers sobre esa temática que han enviado cerca de setenta investigadores y que se han publicado en este número especial, la revista incluye una autobiografía de Javier Aoiz, (que según él mismo es lo que le "llevó más tiempo") así como una lista de sus publicaciones y de sus colaboradores y discípulos a lo largo de los años. Los editores invitados escriben además una introducción al número especial, en el que glosan las investigaciones más relevantes del homenajeado.

 

Aoiz reconoce que es un placer ser reconocido, y aunque no le gusta  darse importancia, asegura que "en este país estamos muy necesitados de autoafirmación, porque la ciencia en España sufre mucho y la financiación casi nunca llega". Existe además en nuestro país el lastre de la pregunta: ¿Y lo que haces sirve para algo? Aoiz tiene claro que "la respuesta depende de lo que se entienda por servir para algo, pero lo cierto es que la ciencia básica es fundamental y al final se suele convertir en algo práctico, por ejemplo desde el punto de vista experimental muchas de las técnicas que se utilizan son fundamentales para todo tipo de aplicaciones".

 

Dinámica molecular de las reacciones químicas

Aoiz informa de que los artículos que se publican en este monográfico son del mismo campo, o muy cerca, de aquel donde él ha hecho toda la investigación en su vida, es decir, la dinámica molecular de las reacciones químicas y de colisiones moleculares. Explica Bañares que el campo de la dinámica molecular de las reacciones químicas se inició desde el punto de vita teórico en los años 20, y desde la perspectiva experimental a finales de los años 40 y principios de los 50 del pasado siglo. La idea de este campo es estudiar una reacción química a nivel elemental, saber qué ocurre en una colisión de un reactivo con otro y cómo eso da lugar a unos productos concretos. Es decir, estudiarlo sin que haya multiples colisiones o reacciones de varios tipos que den lugar a una cinética de la reacción. Se trata, por tanto de comprender el mecanismo de la reacción química, es decir, cómo se rompen y se forman los enlaces químicos a nivel elemental, tanto en el plano experimental como teórico.

 

En ese campo de la Química Física, lo más simple es el estudio de la ruptura de un enlace y la formación de uno nuevo, lo que es la reacción química por excelencia. Se estudia, por ejemplo, la colisión de un átomo con una molecula diatómica, ya que "la molécula más simple posible es la formada sólo por dos átomos. Si la colisión es efectiva entre ese átomo y esa molecula diatómica se rompería el enlace de dicha molécula y habría un intercambio de átomos que daría lugar a la formación de un nuevo enlace químico, y de una molécula producto diferente de la original".

 

Aoiz explica que ha trabajado mucho en la reacción química más elemental, que es la de intercambio de hidrógeno, que es una reacción "aparentemente muy simple, porque de H+H2 se pasa a H2+H, lo que implica a átomos sencillos con sólo tres electrones y todo parece que va a ser muy fácil, pero sin embargo a día de hoy se siguen encontrando nuevos descubrimientos". Informa, por ejemplo, de que en Science se va a publicar en breve un artículo sobre esa reacción (con una variante isotópica, porque es H+HD) y le han pedido a él que escriba una introducción para ese paper, lo que demuestra "que todavía hay muchas cosas que descubrir y ver".

 

El desarrollo de la mecánica cuántica durante la primer mitad del siglo XX supuso el comienzo del campo de la dinámica molecular de las reacciones químicas, pero hubo que esperar al desarrollo de técnicas computacionales avanzadas par poder hacer grandes cálculos que permitieran simular los experimentos.

 

Reconoce el propio Aoiz que "la construcción científica nunca es monodimensional, sino que es muy permeable, así que cosas que se utilizan en un campo se usan en otro, y por ejemplo todo lo que se utiliza en las colisiones y en la dinámica procede de la física atómica, lo que tuvo su gran apogeo en los años 40 y 50, porque había intereses por saber cuáles eran las colisiones más eficaces, tanto para el desarrollo de la bomba atómica como para los reactores de energía nuclear de fisión y fusion".

 

De experimental a teórico

Cuenta el profesor Bañares que las contribuciones de Javier Aoiz fueron primero experimentales, ya que durante su tesis doctoral en la UCM construyó una máquina para el estudio de la dinámica de las reacciones químicas. Con ello adquirió una importancia destacada en ese campo y España empezó a hacer contribuciones relevantes, tanto por parte de Aoiz como de Ángel González Ureña, quien le dirigió la tesis. Tras eso, Aoiz se fue de etapa postdoctoral a Nueva York, con uno de los pioneros del campo desde el punto de vista experimental, y estuvo allí dos años. Al regresar a España continuó con esos estudios y pronto dio el salto a los estudios teóricos, que es donde ha hecho prácticamente toda su tarea investigadora. Añade Aoiz que en un momento dado, al no tener financiación para seguir con los experimentos, comenzó a hacer teoría, lo que probablemente fuera su "vocación inicial", y ahí comenzó esa andadura, aunque más tarde volvería a hacer experimentos.

 

Bañares resalta también que "comenzó prácticamente desde cero a hacer programas de ordenador y software para desarrollar métodos teóricos basados en la mecánica clásica, o semiclásica, y ahí realizó las aportaciones más importantes reconocidas a nivel internacional, empleando esos cálculos teóricos para comprender los mecanismos elementales de las reacciones químicas .

 

Con el paso de los años, también se apuntó al desarrollo de métodos mecanocuánticos, haciendo cálculos de dispersión reactiva mecanocuántica, y a su vez empezó a trabajar en el desarrollo de superficies de energía potencial, porque "para poder comprender una reacción química a un nivel fundamental hay que hacer un cálculo de la estructura electrónica del sistema, lo que se hace utilizando química computacional que permite obtener esa superficie de energía potencial del sistema reactivo y luego hacer los cálculos dinámicos". Gracias a las comparaciones detalladas entre la investigación y la teoría, Aoiz ha encontrado en qué situaciones un cálculo dinámico basado en la mecánica clásica predice la dinámica de una reacción química. Gracias a eso empezó a interesarse por esos cálculos mecanocuánticos detallados, para ver qué efectos cuánticos son realmente importantes en las reacciones químicas.

 

Bañares destaca también que a Aoiz le ha interesado el campo de la estereodinámica de las reacciones químicas, que se centra en ver cómo influye la orientación de los reactivos en la reactividad química y qué propiedades vectoriales tienen los productos de la reacción en términos de los momentos angulares. Gracias a su trabajo "se han descubierto muchas cosas nuevas y eso ha dado lugar a una literatura impresionante durante los últimos veinticinco años, lo que le ha permitido además estudiar sistemas cada vez más complejos, como colisiones de átomos con moléculas poliatómicas, sabiendo que cuantos más átomos presenta el sistema molecular, más complejo es estudiarlo desde un punto de vista teórico .

 

A pesar de este amplio curriculum, con tantas experiencias e intereses diversos en el campo de la Química Física, Aoiz confiesa que la vida se le ha hecho corta, y "mirando hacia atrás todavía te ves como si estuvieras haciendo tu tesis doctoral hace pocos años". De todos modos, bromea que esa debe ser "una sensación muy corriente, así que no tiene nada de especial".

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