Notícies

Inici  >  Notícies > Noves propietats de l’aigua confinada a baixes temperatures

Noves propietats de l’aigua confinada a baixes temperatures

En el treball s’ha estudiat una capa d’aigua de prop d’un nanòmetre d’alt, confinada entre dues plaques hidrofòbiques. Posteriorment, s’han afegit nanopartícules hidrofòbiques a la capa d’aigua en posicions a l’atzar amb l’objectiu de generar nanocanals de mides variables.

En el treball s’ha estudiat una capa d’aigua de prop d’un nanòmetre d’alt, confinada entre dues plaques hidrofòbiques. Posteriorment, s’han afegit nanopartícules hidrofòbiques a la capa d’aigua en posicions a l’atzar amb l’objectiu de generar nanocanals de mides variables.

11/05/2011

Segons un estudi dirigit per l’investigador Giancarlo Franzese, professor del Departament de Física Fonamental de la UB, i publicat a la revista Physical Review Letters, el nanoconfinament hidrofòbic pot modificar la termodinàmica de l’aigua a molt baixes temperatures. Aquest resultat pot tenir aplicacions en camps relacionats amb la conservació a temperatures criogèniques, de l’ordre de -100 ºC, com en el cas de la preservació de cèl·lules mare, sang o aliments. En aquest treball, a més del professor Franzese, hi han participat investigadors de la Universitat de Boston i de la Universitat Tècnica de Berlín.

L’aigua és un fluid amb un comportament atípic. Una d’aquestes característiques particulars és que la seva capacitat calorífica augmenta quan es refreda, i aquest comportament anòmal ens permet, per exemple, regular la temperatura corporal. A més, quan l’aigua se subfon ―és a dir, quan es manté en estat líquid encara que la temperatura estigui per sota del punt de congelació―, les anomalies augmenten. Aquest comportament ha alimentat un intens debat científic en els últims vint anys, i ens podria donar la clau per entendre per què l’aigua és tan diferent de la resta de líquids i per què és tan important per als organismes biològics.

 
Des d’un punt de vista tècnic, les observacions directes de l’aigua subfosa són complicades, per la qual cosa els investigadors recorren al nanoconfinament. Mitjançant el mètode Monte Carlo de simulació matemàtica, en aquest treball s’ha estudiat una capa d’aigua de prop d’un nanòmetre d’alt ―equivalent, aproximadament, al diàmetre de tres molècules d’aigua―, confinada entre dues plaques hidrofòbiques. Posteriorment, s’han afegit nanopartícules hidrofòbiques a la capa d’aigua en posicions a l’atzar amb l’objectiu de generar nanocanals de mides variables.
 
Com a resultat d’aquest procés, s’ha observat una forta disminució de les fluctuacions termodinàmiques, relacionades amb la compressibilitat, el coeficient d’expansió tèrmica i la calor específica. Aquesta disminució té lloc a qualsevol pressió, i amb pressions de l’ordre de 180 MPa arriba a ser gairebé del 99 % per a una concentració de nanopartícules del 25 % en volum. També s’ha determinat que la disminució continua sent gairebé del 90 % per a una concentració deu vegades més baixa.
 
Segons Giancarlo Franzese, aquests resultats impliquen que el comportament termodinàmic de l’aigua confinada en nanocanals hidrofòbics és molt diferent del comportament de l’aigua sense confinament, fins i tot en relació amb la possible presència de més d’una fase líquida dins d’aquests rangs de temperatures i pressions.
 
Referència de l’article
Strekalova, Elena G.; Mazza, Marco G.; Stanley, H. Eugene y Franzese, Giancarlo. «Large Decrease of Fluctuations for Supercooled Water in Hydrophobic Nanoconfinement». Physical Review Letters, 2011, vol. 106, 145701.
Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir als rss de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al butlleti de la universitat de barcelona
Membre de: Dos Campus d'Excel·lència Internacional logo del leru - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona