La naturaleza del agua es algo con lo que todos estamos familiarizados (esperemos). Es una parte importante de la vida de cada persona, porque los seres humanos estamos formados por el 60% de las cosas. Es una de las sustancias más “ordinarias” que conocemos, pero a nivel molecular en realidad es muy extraña. Cuando está en estado sólido, flota y se expande. Debe hervir a 100 grados centígrados, pero no debe hervir a esa temperatura. La tensión superficial del agua es mayor de lo esperado. Sin embargo, un nuevo estudio que se acaba de realizar ha añadido otro rasgo distintivo a esta extraña lista. Los hallazgos de este nuevo estudio podrían tener un impacto significativo en los procesos del agua que van desde la producción de productos farmacéuticos hasta la purificación del agua.
Este nuevo estudio muestra que: Facultad de Ingeniería Viterbi, Universidad del Sur de CaliforniaDescubrieron que cuando el agua toca la superficie del electrodo, todas sus moléculas no reaccionan de la misma manera. Este descubrimiento podría cambiar drásticamente la forma en que el agua en un campo eléctrico disuelve diferentes tipos de sustancias, lo que a su vez podría cambiar la forma en que ocurren las reacciones químicas. Como recordatorio, ¡las reacciones químicas son la forma en que se hace todo!
Químicos e ingenieros eléctricos se combinaron para crear esta investigación innovadora como un proyecto interdisciplinario. Esto es interesante (y apropiado) porque la química es el estudio de los electrones, y las reacciones químicas, como se mencionó anteriormente, son las que hacen todos los materiales sobre los que se construye el mundo moderno. Para no quedarse atrás, los electricistas llevaron a cabo su propia investigación innovadora para avanzar en el proyecto, ideando un componente esencial, un electrón único y una compleja técnica de espectroscopia láser que proporcionaría un gran avance.
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¿Cómo se produjo el avance?
El electricista creó un electrodo a medida hecho de grafeno de una sola capa (solo 0,355 nm de grosor), que no es un proceso fácil, por decir lo menos. Para complementar aún más el trabajo realizado por los electricistas, este electrodo se ha creado muchas veces en todo el mundo, pero sin éxito. El diseño ha cambiado muchas veces, pero al final se ha convertido en el diseño correcto.
En el nuevo diseño del electrodo, se colocó una celda de agua encima y se hizo pasar una corriente eléctrica a través de ella. Posteriormente, técnicas especiales de espectroscopía láser permitieron analizar y observar el comportamiento del agua en determinadas situaciones. Hasta ahora, nadie ha sido capaz de entender cómo interactúan estas moléculas con el campo magnético.
¿Qué pasó realmente?
El equipo de investigación descubrió que la capa superior de la molécula más cercana al electrodo se comporta de manera bastante diferente a las demás. Trabajaron juntos de una manera diferente, de la que nunca antes se había oído hablar, y francamente inesperada para el equipo. Este nuevo descubrimiento brinda a los científicos e ingenieros acceso a simulaciones más precisas de cómo se comportan las reacciones químicas a base de agua en una variedad de situaciones.
Cambios en el comportamiento en la superficie del agua
La superficie del agua y las reacciones que ocurren en ella han sido durante mucho tiempo un misterio para los científicos. Se ha observado que las reacciones pueden ocurrir libremente cuando las moléculas están parcialmente cubiertas de agua, pero no cuando están completamente sumergidas en agua. Investigadores del Grupo de Investigación Pionero RIKEN han descubierto que las reacciones químicas ocurren hasta 10.000 veces más rápido en el agua que en el agua. ¡Loco!
Una de las primeras áreas que me vino a la mente con este descubrimiento fue la industria de la purificación de agua. La idea de desmineralizar el agua con grafeno es muy atractiva para los científicos y podría llevar agua limpia y purificada a las personas de una manera más rentable, limpia y rápida.
¿Qué significa esto para el futuro?
Afortunadamente, el equipo de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC no va a dejar de estudiar allí. Ahora que se ha identificado y analizado este comportamiento del agua, podemos profundizar más en las características de esta agua recién descubierta. Su investigación generalmente se centra en cómo reacciona el agua cuando se aplica una corriente eléctrica a través de ella, pero ahora planean reducirla a cómo reacciona el agua a nivel molecular.
¿Cómo crees que este descubrimiento cambiará la forma en que usamos el agua? ¿Cuál crees que será el mayor impacto de esta investigación? ¡Nos encantaría escuchar tu opinión en los comentarios a continuación!