El cambio estructural del agua en la nanoescala podría explicar sus anomalías macroscópicas, según un estudio teórico
El agua se caracteriza por ser uno de los fluidos con un comportamiento anómalo. Posiblemente gracias a estas anomalías se ha convertido en una sustancia básica para la vida. En una reciente investigación publicada en Scientífic Reports, revista de acceso abierto del grupo Nature, en la que ha participado el investigador del Departamento de Física Fundamental de la UB Giancarlo Franzese, se ha simulado el comportamiento del agua en condiciones extremas de baja temperatura y de alta presión. Como resultado se han hallado evidencias, en la nanoescala, de que en el agua coexisten dos estados líquidos diferentes en densidad y energía que responden a diferentes configuraciones moleculares y que podrían ser la razón de las anomalías que presenta este fluido.
El agua se caracteriza por ser uno de los fluidos con un comportamiento anómalo. Posiblemente gracias a estas anomalías se ha convertido en una sustancia básica para la vida. En una reciente investigación publicada en Scientífic Reports, revista de acceso abierto del grupo Nature, en la que ha participado el investigador del Departamento de Física Fundamental de la UB Giancarlo Franzese, se ha simulado el comportamiento del agua en condiciones extremas de baja temperatura y de alta presión. Como resultado se han hallado evidencias, en la nanoescala, de que en el agua coexisten dos estados líquidos diferentes en densidad y energía que responden a diferentes configuraciones moleculares y que podrían ser la razón de las anomalías que presenta este fluido.
En esta investigación, realizada en colaboración con investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich; de la Universidad de Yeshiva, en Nueva York, y de la Universidad de Boston, las simulaciones, que difícilmente se pueden desarrollar experimentalmente, han mostrado evidencias que en la nanoescala las moléculas de agua tienen muchas maneras de combinarse entre ellas, es decir, muestran diferentes configuraciones que, en condiciones de temperatura y presión adecuadas, cambian de un tipo de configuración a otro en nanosegundos.
Lejos de estas condiciones extremas, estas configuraciones con densidad y energía diferente sobreviven en la nanoescala y compiten entre ellas, fluctuando constantemente y dando lugar, según los investigadores, a las anomalías macroscópicas del agua. Según Franzese, de la Facultad de Física de la UB, vinculada al BKC, «las consecuencias de este fenómeno podrían ser determinantes en los procesos biológicos debido a que las fluctuaciones entre las diferentes configuraciones podrían ser el origen, por ejemplo, de las fluctuaciones que permiten a las proteínas funcionar».
Artículo
Tobias A. Kesselring, Giancarlo Franzese, Sergey. V. Buldyrev, Hans Herrmann y H. Eugene Stanley. «Nanoscale dynamics of phase flipping in water near its hypothesized liquid-liquid critical point». Scientific Reports, maig de 2012. DOI:10.1038/srep00474.