El agua es extraña, pero muy importante. De hecho, es una de las moléculas más inusuales de la Tierra. Hierve a una temperatura que no debería. Se expande y flota cuando está en estado sólido. Sula tensión superficial es más alta de lo que debería ser. Ahora, una nueva investigación publicada en la revista Naturaleza ha agregado otra propiedad igualmente extraña a la lista de rarezas del agua. Las implicaciones de esta nueva revelación podrían tener un impacto notable en todos los procesos relacionados con el agua, desde la purificación del agua hasta la fabricación de medicamentos.
Stephen Cronin, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería de USC Viterbi, y Alexander Benderskii, profesor asociado de química en la Facultad de Letras, Artes y Ciencias de la USC Dornsife, han demostrado que cuando el agua entra en contacto con la superficie de un electrodotodas sus moléculas no responden de la misma manera. Esto puede afectar drásticamente la capacidad de disolución de varias sustancias en el agua sujeta a un campo eléctrico, que a su vez, puede determinar cómo se producirá una reacción química. Y las reacciones químicas son un componente necesario encómo hacemos ... todo.
Es apropiado que este trabajo pionero provenga de una investigación interdisciplinaria entre un químico y un ingeniero eléctrico. Después de todo, la química es fundamentalmente un estudio de electrones, y las reacciones químicas son las que hacen que los materiales sobre los que se construye nuestro mundo moderno. Cada investigador proporcionóun componente importante del trabajo. En este caso, un electrodo innovador del ingeniero Cronin y una técnica de espectroscopia láser avanzada del químico Benderskii. En última instancia, fue la combinación de estos dos diseños lo que condujo al avance observado.
Primero, Cronin diseñó un electrodo único construido a partir de grafeno monocapa solo 0,355 nm de grosor. La construcción de electrodos de grafeno en sí mismo es un proceso muy complejo. De hecho, el electrodo necesario para esta investigación en particular es uno que los grupos de investigación de todo el mundoGlobe lo hemos intentado y no hemos logrado en el pasado. "Alex y yo hemos estado luchando un tiempo para lograr esto y tuvimos que cambiar nuestro diseño muchas veces. Es gratificante y emocionante ver finalmente los resultados de nuestro trabajo", dijo Cronin.
Una vez que el electrodo se coloca en una celda de agua y comienza a correr una corriente, entra en juego la técnica de Benderskii. Utiliza un método de espectroscopia láser especial que solo un puñado de otros grupos de investigación han sido capaces de reproducir ".Observamos moléculas de agua por primera vez bajo las condiciones de nuestros experimentos, pudimos ver cómo las moléculas interactuaban con el campo de una manera que nadie había entendido previamente ", dijo Benderskii.
Lo que encontraron los dos fue que la capa superior de moléculas de agua más cercana al electrodo se alinea de una manera completamente diferente al resto de las moléculas de agua. Este descubrimiento fue inesperado. Pero puede abrir el camino para ejecutar simulaciones más precisas de cómoLas reacciones químicas acuosas en varios campos afectan los materiales con los que trabajan. Un área particular en la que esta investigación podría tener un impacto inmediato es la provisión de agua limpia. "De hecho, el agua en contacto con el grafeno se está proponiendo como una nueva tecnología en la desalinización", dijo Cronin."Nuestra investigación podría ayudar a los científicos a diseñar mejores simulaciones que, en última instancia, traerán a las personas agua limpia desalinizada más rápida, más barata y más limpia".
Benderskii y Cronin no planean terminar su colaboración de investigación de larga data en el corto plazo. Ahora que han identificado esta nueva calidad del agua, planean profundizar más ". Nuestra investigación publicada trata sobre cómo el agua responde colectivamente a una corrienteA continuación, estamos tratando de comprender cómo funciona esta respuesta a nivel molecular individual ", dijo Benderskii.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Sur de California . Original escrito por Ben Paul. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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