es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación austriaco ha descubierto que la estructura que forman las moléculas de agua en una escala de nanosegundos influye en el proceso de adsorción de partículas cargadas en las superficies, un hallazgo con implicaciones potenciales para sectores industriales como las baterías, las pilas de combustible y las membranas biológicas. Investigadores de la Universidad Técnica de Viena, la Universidad de Viena y la Universidad de Oslo, en el marco del clúster "MECS" financiado por el Fondo Austriaco para la Ciencia, combinaron microscopía de fuerza atómica de alta resolución, simulaciones de dinámica molecular y mediciones espectroscópicas para establecer, por primera vez, un modelo termodinámico que describe cuantitativamente la adsorción de partículas. El estudio muestra que la visión tradicional, que consideraba la atracción electrostática como el factor dominante en el proceso de adhesión, necesita ser revisada, ya que el ordenamiento estadístico del agua en escalas de tiempo extremadamente cortas desempeña un papel igualmente crucial.
Markus Valtiner, líder del equipo de investigación del Instituto de Física Aplicada de la Universidad Técnica de Viena, explica que las partículas cargadas no se mueven de forma aislada en una solución acuosa, sino que están rodeadas por moléculas de agua que pueden organizarse de diferentes maneras. Por ejemplo, los iones de litio, de pequeño tamaño, ordenan fuertemente las moléculas de agua a su alrededor, mientras que en los iones de cesio, de mayor tamaño, este efecto es mucho más débil. Esta estructura ordenada es de naturaleza estadística y no fija como un cristal; las moléculas de agua vibran y se redistribuyen continuamente, formando y rompiendo enlaces débiles. Cuando los iones se desplazan hacia una superficie, la capa de moléculas de agua que los envuelve se ve forzada a reestructurarse.
Los iones que ejercen una mayor influencia sobre las moléculas de agua circundantes generan más orden, lo que, desde una perspectiva termodinámica, resulta en un estado de menor entropía. Cuanto menor es la entropía, menos probable es que dicho estado se produzca espontáneamente, lo que dificulta que estos iones se adhieran directamente a la superficie. El nuevo modelo considera simultáneamente la atracción electrostática, los efectos entrópicos y la interacción con las moléculas de agua, permitiendo predecir con mayor precisión qué iones se adherirán y cómo se comportarán en electrodos de baterías, catalizadores o incluso membranas biológicas. Valtiner subraya que no se trata de conceptos como la "memoria del agua" o nociones místicas sobre la información del agua, sino de un modelo cuantitativo basado en mecanismos físicos que puede describir con precisión la interacción dinámica entre los iones y las moléculas de agua que los rodean.
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