MADRID, 26 Dic. (EUROPA PRESS) -
Un enfoque novedoso para estudiar la viscosidad del agua ha revelado nuevo conocimiento sobre el comportamiento de las moléculas de agua, y puede abrir vías para la electrónica de base líquida.
Los investigadores han utilizado una técnica de dispersión de rayos X inelástica de alta resolución para medir el fuerte vínculo que implica un átomo de hidrógeno intercalado entre dos átomos de oxígeno.
Este enlace de hidrógeno es un fenómeno mecánico cuántico responsable de varias propiedades del agua, incluida la viscosidad, que determina la resistencia de un líquido al flujo o a la forma.
Si bien es la sustancia más abundante en la Tierra, el comportamiento del agua a nivel molecular no se comprende bien.
"A pesar de todo lo que sabemos sobre el agua, es una sustancia misteriosa y atípica que debemos comprender mejor para desbloquear su vasto potencial, particularmente en tecnologías de información y energía", dijo en un comunicado Takeshi Egami, autor de la investigación junto con un equipo del Oak Ridge National Laboratory.
El estudio, publicado en Science Advances, demostró que es posible sondear dinámicas de agua y otros líquidos en tiempo real y en el espacio real. Estudios previos han proporcionado instantáneas de la estructura atómica del agua, pero se sabe poco sobre cómo se mueven las moléculas de agua.
"El enlace de hidrógeno tiene un fuerte efecto sobre la correlación dinámica entre las moléculas a medida que se mueven a través del espacio y el tiempo, pero hasta ahora los datos, principalmente mediante espectroscopía láser óptica, arrojaron resultados amplios o 'nebulosos' con una especificidad poco clara", dijo Egami.
Para una imagen más clara, el equipo usó una técnica avanzada de rayos X conocida como dispersión inelástica de rayos X para determinar el movimiento molecular. Descubrieron que, sorprendentemente, la dinámica del enlace oxígeno-oxígeno entre las moléculas de agua no es aleatoria, sino que está muy coordinada. Cuando se rompe el enlace entre las moléculas de agua, los enlaces de hidrógeno fuertes funcionan para mantener un entorno estable durante un período de tiempo específico.
"Encontramos que la cantidad de tiempo que le toma a una molécula cambiar su molécula 'vecina' determina la viscosidad del agua", dijo Egami. Este nuevo descubrimiento estimularía nuevos estudios sobre ejercer control sobre la viscosidad de otros líquidos.
Egami considera el trabajo actual como un trampolín hacia una investigación más avanzada que aprovechará las técnicas de dispersión de neutrones en la Fuente de Neutrones de Espalación en Ooak Ridge, para determinar aún más el origen de la viscosidad y otras propiedades dinámicas de los líquidos.
El enfoque de los investigadores también podría utilizarse para caracterizar el comportamiento molecular y la viscosidad de líquidos iónicos o salados y otras sustancias líquidas, lo que ayudaría en el desarrollo de nuevos tipos de dispositivos semiconductores con capas aislantes de electrolito líquido, mejores baterías y lubricantes mejorados.
