Resuelto un misterio de larga data sobre cómo el agua se une a los minerales
Desde la creación de una sola gota hasta el flujo de un río y el ciclo hidrológico global, la forma en que el agua se une, y a diferentes superficies, tiene consecuencias de largo alcance. Al examinar el agua a través de una nueva lente, un grupo de científicos ha redefinido cómo funciona este efecto de unión al nivel de la molécula más pequeña.
Hasta la fecha, los científicos han creído que las delgadas películas de agua crecen capa por capa para formar gotas de líquido reconocibles. Sin embargo, al visualizar en acción las gotas de agua de tamaño nanométrico, un nuevo estudio publicado en Science Advances ha dado la vuelta a este modelo tradicional.
Al mapear nanodropletas en partículas minerales individuales, un grupo de investigadores de la Universidad de Umeå, la Universidad de Yale y el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico descubrieron que el "crecimiento" del agua comienza primero cerca de los bordes defectuosos de los minerales. Luego, se forman películas de agua más gruesas, antes de que la tensión superficial se apodere de la superficie mineral y forme las familiares gotas de agua.
Imagen: La nanoespectroscopía IR revela el crecimiento anisotrópico de la película de agua en la gibbsita bajo el régimen de adsorción
Para hacer sus hallazgos, el equipo utilizó un nuevo cóctel de microscopía de fuerza atómica (AFM) y láseres infrarrojos en el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico.
"Esta es la primera vez que podemos ver gotas de agua directamente a nanoescala, y para nuestra sorpresa, encontramos un efecto de unión selectiva en los bordes defectuosos de las nanopartículas minerales", dice Sibel Ebru Yalcin, científico investigador que trabaja en el Laboratorio Malvankar en Yale, y el primer autor del estudio.
"Mirar esta importante pregunta de una manera nueva, y a nanoescala, realmente ha resuelto un misterio de larga data sobre cómo el agua se une a los minerales", dice el profesor Jean-François Boily, experto líder en química de superficies minerales en la Universidad de Umeå.
Su laboratorio concibió este proyecto y obtuvo acceso a las instalaciones de imágenes del Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales. El grupo Umeå está utilizando ahora estos nuevos hallazgos para explorar cómo esta unión selectiva del agua afecta los procesos naturales que tienen lugar en los suelos y en la atmósfera.
Artículo científico: Direct observation of anisotropic growth of water films on minerals driven by defects and surface tension
