Estudi sobre el comportament de lʼaigua en fluir a través de canals nanomètrics

Exemple d’una regió cooperativa, d’un nanòmetre de diàmetre, dins la qual s’hi pot trobar dotze molècules d’aigua amb cinc enllaços de pont d’hidrògen que han de coordinar-se per a poder fluir.
Exemple d’una regió cooperativa, d’un nanòmetre de diàmetre, dins la qual s’hi pot trobar dotze molècules d’aigua amb cinc enllaços de pont d’hidrògen que han de coordinar-se per a poder fluir.
Recerca
(21/02/2012)

Els processos de dessalinització o filtratge de lʼaigua es podrien fer, en un futur proper, mitjançant membranes nanomètriques de grafè o nanocapes de carboni, atès que lʼaigua es difon amb molta rapidesa quan les parets dʼaquests canals disten un nanòmetre entre si. Dʼaltra banda, també se sap que la hidrofobicitat dʼun objecte és una propietat que canvia segons si aquest fa més o menys dʼun nanòmetre. Per poder explicar aquests fenòmens, els investigadors Giancarlo Franzese, Facultad de Física de la UB, vinculada al BKC, i Francisco de los Santos, de la Universitat de Granada, han elaborat un estudi sobre el comportament de lʼaigua nanoconfinada entre dues plaques hidrofòbiques que sʼha publicat a la secció Rapid Communications de la revista Physical Review E.

Exemple d’una regió cooperativa, d’un nanòmetre de diàmetre, dins la qual s’hi pot trobar dotze molècules d’aigua amb cinc enllaços de pont d’hidrògen que han de coordinar-se per a poder fluir.
Exemple d’una regió cooperativa, d’un nanòmetre de diàmetre, dins la qual s’hi pot trobar dotze molècules d’aigua amb cinc enllaços de pont d’hidrògen que han de coordinar-se per a poder fluir.
Recerca
21/02/2012

Els processos de dessalinització o filtratge de lʼaigua es podrien fer, en un futur proper, mitjançant membranes nanomètriques de grafè o nanocapes de carboni, atès que lʼaigua es difon amb molta rapidesa quan les parets dʼaquests canals disten un nanòmetre entre si. Dʼaltra banda, també se sap que la hidrofobicitat dʼun objecte és una propietat que canvia segons si aquest fa més o menys dʼun nanòmetre. Per poder explicar aquests fenòmens, els investigadors Giancarlo Franzese, Facultad de Física de la UB, vinculada al BKC, i Francisco de los Santos, de la Universitat de Granada, han elaborat un estudi sobre el comportament de lʼaigua nanoconfinada entre dues plaques hidrofòbiques que sʼha publicat a la secció Rapid Communications de la revista Physical Review E.

En el treball, que sʼha dut a terme mitjançant desenvolupaments teòrics i simulacions matemàtiques, els investigadors demostren que la difusió anormalment ràpida de lʼaigua nanoconfinada és conseqüència de la interacció entre la ruptura dʼenllaços per pont dʼhidrogen i la reorganització cooperativa de molècules en regions dʼun nanòmetre de grandària. Així mateix, en una descripció quantitativa del fenomen, evidencien que la zona en la qual es produeixen efectes cooperatius és aproximadament de tres molècules dʼaigua, la qual cosa correspon aproximadament a un nanòmetre. Segons Franzese, , professor del Departament de Física Fonamental, «aquesta és lʼescala en què els efectes cooperatius en lʼaigua entren en joc i determinen les seves propietats macroscòpiques».

A baixes temperatures, la difusió de lʼaigua també es pot associar al nombre de defectes en la xarxa dʼenllaços dʼhidrogen. No obstant això, només amb aquesta dada no es `pot explicar la difusió peculiar de lʼaigua que presenta màxims i mínims al llarg de les isotermes. En el treball, sʼha calculat la relació que reprodueix quantitativament el comportament del paràmetre de difusió en el règim dʼalta temperatura, el rang més rellevant per estudiar aquest fenomen.
 
Article
De los Santos, F. i Franzese, G. Relations between the diffusion anomaly and cooperative rearranging regions in a hydrophobically nanoconfined water monolayer. Phys. Rev. E 85, 010602(R) (2012). DOI: 10.1103/PhysRevE.85.010602.