Andrey Geim y Konstantin Novoselov descubrieron cómo hacer que el agua "muera" y privarla de sus propiedades de disolución únicas, experimentando con los mejores "sándwiches" de grafito y nitruro de boro, según un artículo publicado en la revista Science.
El "agua muerta" no es solo un fenómeno científico interesante, su descubrimiento tiene aplicaciones bastante específicas para otras ciencias, especialmente la biología. Nos ayudará a comprender por qué el agua es tan importante para la existencia de la vida. Teniendo en cuenta el papel que juega el agua en la formación de moléculas de proteínas, podemos decir que las delgadas capas de agua son escultoras de la vida en sentido literal y figurado”, dice Andrey Geim de la Universidad de Manchester (Reino Unido).
El agua, como explican los científicos, sigue siendo hoy una de las sustancias más misteriosas de la Tierra. A diferencia de sus "vecinos" en la tabla periódica, la combinación de hidrógeno con oxígeno tiene un punto de ebullición y congelación anormalmente alto, una capacidad de calor inusual y la capacidad de disolver una gran cantidad de compuestos orgánicos e inorgánicos.
Esta "habilidad" del agua, a su vez, está asociada con su otra propiedad física: un momento dipolar eléctrico elevado. Con esta palabra, los científicos comprenden cómo se distribuyen las cargas positivas y negativas por toda la molécula. Las moléculas de agua tienen un momento dipolar muy alto, ya que los electrones que contienen son "atraídos" por el átomo de oxígeno, y los átomos de hidrógeno cargados positivamente, por el contrario, se eliminan de ellos.
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Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo si conserva estas propiedades en los casos en que las moléculas de agua se apilan en unas pocas capas o si cambian a algo completamente diferente.
Game, Novoselov y sus colegas de la universidad resolvieron este problema experimentando con peculiares "sándwiches" ensamblados a partir de placas de grafito ultrafinas y películas bidimensionales de nitruro de boro, estructuradas de manera muy similar al grafeno, por cuyo descubrimiento los físicos ruso-británicos recibieron el Premio Nobel. en 2010.
Usando una hoja de grafito como "base", los científicos colocaron películas de nitruro de boro encima de tal forma que obtuvieron una especie de "casa" con muchas "habitaciones" separadas de varias decenas de nanómetros de ancho y alto. Gracias a esto, una cantidad muy pequeña de moléculas de agua pudo ingresar en tales ranuras, lo que permitió a Geim y su equipo medir con mucha precisión sus propiedades dieléctricas y otras propiedades físicas.
Para hacer esto, los científicos llevaron la aguja de un microscopio de fuerza atómica supersensible a cada una de esas "habitaciones" y observaron qué tan bien penetraba el campo eléctrico a través del "sándwich" de materiales semiconductores planos y agua, cambiando la altura y el ancho de toda esta estructura.
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Como mostraron estas observaciones, las propiedades del líquido cambiaban drásticamente si el grosor de su capa se acercaba a la marca de dos nanómetros. En este caso, el agua se volvió "muerta" y perdió sus asombrosas propiedades dieléctricas y dejó de ser un solvente universal.
“Sabíamos que las propiedades de las capas delgadas de agua serían muy diferentes de cómo se comporta un líquido 'normal', pero no sabíamos cómo. Nos sorprendió que fueran realmente diferentes, pero no en la dirección que esperábamos: pequeñas cantidades de agua tenían un grado de polarización extremadamente bajo en lugar de alto”, agrega Laura Fumagalli, colega de Geim.
Tal descubrimiento, como señaló el físico ruso-británico, es muy importante en el contexto del estudio de la evolución de la vida y la búsqueda de seres humanos, ya que las películas delgadas de agua podrían jugar un papel importante en la evolución de las primeras moléculas químicas complejas, incluido el ADN, y en la vida de los primeros habitantes. Tierra.
