Los químicos de Ruhr-Universität Bochum rastrearon con una resolución espacial sin precedentes cómo las moléculas de agua individuales se unen a una molécula orgánica. Usaron microscopía de túnel de escaneo a baja temperatura para visualizar los procesos a una escala menor a un nanómetro. Esto les permitió investigar los fenómenosde hidrofilia e hidrofobicidad a nivel molecular, es decir, por qué ciertas partes de las moléculas orgánicas atraen o repelen el agua.
"Los resultados son un paso importante en el camino hacia la comprensión de los procesos de solvatación, es decir, cómo se disuelven las sustancias en el agua", explica Karsten Lucht, de la Cátedra Bochum de Química Física I. Informa los resultados con el equipo dirigido por el Prof DrKarina Morgenstern y colegas de la Cátedra de Química Orgánica II en la revista Angewandte Chemie . Los científicos cooperan en el grupo de excelencia Ruhr Explora Solvation, o Resolv para abreviar.
El objetivo del grupo es comprender cómo los solventes afectan las reacciones en solución y el uso de solventes para controlar las reacciones.
Seguimiento de la acumulación de agua paso a paso
Como molécula orgánica, los investigadores utilizaron un colorante azoico que consta de dos anillos de carbono con grupos funcionales unidos que son polares, es decir, ligeramente cargados positiva o negativamente. Depositaron las moléculas en un solo cristal dorado y enfriaron el sistema a seis KelvinLuego agregaron moléculas de agua individuales paso a paso y observaron dónde se unían al tinte.
Las primeras moléculas de agua preferían unirse a los grupos funcionales polares. Cuando los investigadores aumentaron la cantidad de agua, las moléculas recién agregadas se unieron a las moléculas de agua que ya estaban unidas. "Nuestros experimentos muestran que la hidrofilia y la hidrofobicidad pueden serse remonta al nivel molecular ", dice Karina Morgenstern. Las moléculas de agua evitaban las áreas no polares de la molécula, se preferían las áreas polares.
Tres procedimientos complementarios
Los procesos que se observaron aquí con la microscopía de túnel de barrido generalmente se investigan espectroscópicamente o con simulaciones dinámicas moleculares. Sin embargo, el primer método no proporciona información espacial, y el último se basa en suposiciones debido al tamaño del sistema ".El método tiene su valor ", explica Karsten Lucht." Los tres enfoques se complementan entre sí ".
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Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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