Descubren un comportamiento único de las moléculas de agua

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La dispersión de neutrones y el modelado por ordenador han revelado un comportamiento único de moléculas de agua en condiciones de confinamiento extremo, incomparable con cualquier otro estado.

En un artículo publicado en Physical Review Letters, los investigadores del Laboratorio de Oak Ridge (Estados Unidos) describen un nuevo estado de túnel en moléculas de agua confinadas en canales ultrapequeños hexagonales - 5 angstroms de diámetro - hechos de berilo. Un angstrom es 1/10-mil millonésima parte de un metro, y los átomos individuales son típicamente de aproximadamente 1 nm de diámetro.

El descubrimiento, hecho posible gracias a los experimentos de la Fuente de espalación de neutrones de Oak Ridge y el Laboratorio Rutherford Appleton en el Reino Unido, demuestra características del agua bajo ultraconfinamiento en rocas, suelo y paredes celulares, lo que los científicos predicen serán de interés para muchas disciplinas.

"A bajas temperaturas, este agua de túnel cuántico exhibe el movimiento a través de paredes potenciales de separación, lo cual está prohibido en el mundo clásico", dijo el autor principal Alexander Kolesnikov de la División de Química e Ingeniería de Materiales de Oak Ridge. "Esto significa que los átomos de oxígeno e hidrógeno de la molécula de agua son están 'deslocalizados' y por lo tanto presentes simultáneamente en las seis posiciones simétricamente equivalentes en el canal al mismo tiempo. Es uno de esos fenómenos que sólo se producen en la mecánica cuántica y no tiene paralelo en nuestra experiencia cotidiana ".

La existencia del estado de túneles de agua que se muestra en el estudio del Laboratorio Oak Ridge debería ayudar a los científicos a describir mejor las propiedades termodinámicas y el comportamiento del agua en entornos muy reducidos, como la difusión del agua y el transporte en los canales de las membranas celulares, en los nanotubos de carbono y a lo largo de los bordes de grano y los interfaces de minerales en una variedad de ambientes geológicos.

"Este descubrimiento representa una nueva comprensión fundamental del comportamiento del agua y la forma en que el agua utiliza la energía", dijo el coautor Lawrence Anovitz.

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