Los investigadores demuestran que el agua tiene varios estados líquidos

El agua es un líquido omnipresente con muchas propiedades únicas. La forma en que reacciona a los cambios de presión y temperatura puede ser completamente diferente de otros líquidos, y estas propiedades son esenciales para muchas aplicaciones prácticas y especialmente para la vida tal como la conocemos. Las causas de estas anomalías han sido durante mucho tiempo una fuente de exploración científica, pero ahora un equipo internacional de investigadores que incluye a Nicolas Giovambattista, profesor de CUNY, ha demostrado que el agua puede existir en dos estados líquidos diferentes, un descubrimiento que puede explicar muchas propiedades anómalas del agua. Su investigación aparece en un artículo publicado en la edición del 20 de noviembre de la revista Ciencias.

«La posibilidad de que agua podría existir en dos estados líquidos diferentes se propuso hace unos 30 años, con base en los resultados obtenidos de las simulaciones por computadora «, dijo Giovambattista.» Esta hipótesis contradictoria ha sido una de las preguntas más importantes en la química y física del agua, y un escenario controvertido desde sus inicios. Esto se debe a que los experimentos que pueden acceder a los dos estados líquidos en el agua han sido muy difíciles debido a la formación de hielo aparentemente inevitable en las condiciones en las que deberían existir los dos líquidos. «

El estado «líquido» habitual del agua que todos conocemos es Agua líquida a temperaturas normales (alrededor de 25 grados C). Sin embargo, el artículo muestra que el agua a baja temperatura (alrededor de -63 grados C) existe en dos estados líquidos diferentes, un líquido de baja densidad a baja presión y un líquido de alta densidad a alta presión. Estos dos líquidos tienen propiedades significativamente diferentes y difieren en un 20% en densidad. Los resultados implican que, en condiciones apropiadas, el agua debería existir como dos líquidos inmiscibles separados por una fina interfaz similar a la coexistencia de aceite y agua.

Debido a que el agua es una de las sustancias más importantes de la Tierra, el solvente de la vida tal como la conocemos, su comportamiento de fase juega un papel fundamental en diferentes áreas, incluida la bioquímica, el clima, la criopreservación, criobiología, ciencia de materiales y en muchos procesos industriales donde el agua actúa como solvente, producto, reactivo o impureza. De ello se desprende que características inusuales en el comportamiento de fase del agua, como la presencia de dos líquido Estados, puede afectar a muchas aplicaciones científicas y técnicas.

“Queda una pregunta abierta sobre cómo la presencia de dos líquidos puede afectar el comportamiento de las soluciones acuosas en general y, en particular, cómo los dos líquidos pueden afectar las biomoléculas en ambientes acuosos”, dijo Giovambattista. Esto motiva más estudios en la búsqueda de posibles aplicaciones ”.

Giovambattista es miembro del doctorado en física y química. programas en CUNY.

El equipo internacional, dirigido por Anders Nilsson, profesor de física química en la Universidad de Estocolmo, utilizó experimentos complejos y simulaciones por computadora para probar esta teoría. Los experimentos, descritos como «tipo ciencia ficción» por Giovambattista, fueron realizados por colegas de la Universidad de Estocolmo en Suecia, la Universidad POSTECH en Corea, PAL-XFEL en Corea y el Laboratorio Nacional Acelerador. de SLAC se graduó en California. Las simulaciones por computadora fueron realizadas por Giovambattista y Peter H. Poole, profesor de la Universidad St. Francis Xavier en Diplomas Canada. los simulaciones por computadora Jugó un papel importante en la interpretación de las experiencias, ya que estas experiencias son extremadamente complejas y algunos observables no son accesibles durante los experimentos.