El agua revela propiedades eléctricas sorprendentes en nanoespacios
Investigadores de la Universidad de Manchester han descubierto que el agua, cuando se encuentra confinada en espacios de apenas uno o dos nanómetros de grosor, exhibe propiedades eléctricas extraordinarias que la transforman en un material con características similares a ferroelectricidad y líquidos superiónicos.
Este hallazgo desafía la creencia previa de que el agua confinada pierde su respuesta eléctrica en direcciones perpendiculares a las superficies. En cambio, se observa que su constante dieléctrica en dirección paralela aumenta de forma dramática, llegando hasta valores cercanos a 1,000, un aumento de un orden de magnitud respecto al agua en estado bulk, cuyo valor es aproximadamente 80.
Métodos avanzados para explorar el agua nanoconfinada
El estudio, liderado por la Dra. Laura Fumagalli y el Prof. Andre Geim y publicado en Nature, utilizó una técnica puntera llamada microscopía dieléctrica de barrido para analizar el comportamiento eléctrico del agua en canales extremadamente estrechos, que sólo contienen unas pocas capas moleculares.
Los resultados destacan que el agua confinada no solo aumenta su constante dieléctrica, sino que su conductividad eléctrica también se incrementa notablemente, alcanzando valores equiparables a líquidos superiónicos, prometedores para aplicaciones en baterías de nueva generación.
La dualidad del agua a escala atómica
La propiedad más fascinante descubierta es la dualidad eléctrica del agua confinada: en una dirección es prácticamente eléctricamente inerte, mientras que en dirección paralela se muestra súper activa eléctricamente. Esto se debe a que la estructura de enlaces de hidrógeno se rompe en confinamiento extremo, facilitando la alineación de dipolos y el transporte rápido de protones.
Implicaciones científicas y tecnológicas
Comprender esta «personalidad dividida» del agua es fundamental para diversos campos tecnológicos, incluyendo el diseño de baterías avanzadas, la microfluídica y los dispositivos electrónicos a nanoescala. Además, estas propiedades revelan que incluso una sustancia tan común y estudiada como el agua puede esconder fenómenos sorprendentes cuando se observa a un nivel extremadamente detallado.
Conclusión
Este descubrimiento abre nuevas fronteras en la física y química del agua, mostrando su potencial para revolucionar tecnologías actuales y futuras gracias a sus propiedades eléctricas en nanoescala. Como señala el Prof. Geim, ganador del Premio Nobel, es comparable al impacto que tuvo el grafeno al estudiar el grafito en su forma más delgada.
Para más información puede consultarse el artículo original en Nature y la cobertura en Phys.org.
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