Por Considera-se a água como uma substância vital para a espécie humana. Ela não apenas é necessária para a nossa sobrevivência, como constitui a maior parte do nosso organismo e também do nosso planeta. Além disso, ela é um elemento bem importante para vários estudos e novas descobertas, como por exemplo, essa água em nanoescala que pode ser um caminho para um nova física.
De acordo com um estudo publicado na revista The Journal of Physical Chemistry, pesquisadores notaram comportamentos estranhos nas moléculas de água quando elas eram estimuladas a passar por nanoporos, que são tubos ultrafinos menores do que dez nanômetros. “Uma nova física emerge: novas fases do gelo foram observadas e o transporte ultrarrápido de prótons foi medido”, disse o estudo.
Os pesquisadores estavam estudando os dielétricos da água, que é a capacidade que ela tem de armazenar e influenciar um campo elétrico quando é submetida a ele. Os estudos a respeito dessas propriedades dielétricas da água em espaços nanométricos são essenciais para que os pesquisadores entendam como os íons se movem sob essa pressão nos sistemas biológicos e também nos materiais sintéticos.
“Uma melhor compreensão da resposta dielétrica da água confinada é importante não apenas para o avanço das tecnologias de separação, mas também para outras aplicações emergentes, como armazenamento e conversão de energia”, explicou Marcos Calegari Andrade, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore nos EUA e primeiro autor do estudo.
Comportamento da água
Tecmundo
A água pode ter um comportamento simples aparentemente, mas existe um grande conflito no momento que se analisa uma única molécula. Isso acontece porque ela é mais eletronegativa do que o hidrogênio e isso faz com que o oxigênio atraia de forma mais forte os elétrons e fica com carga mais negativa do que os dois hidrogênios. Tal distribuição é chamada de dipolo.
Por conta desse desequilíbrio, a água fica com algumas propriedades únicas, como por exemplo, ligações fracas de hidrogênio, tensão superficial e a propriedade dela se unir a si mesma (coesão) e também a outras substâncias (adesão).
Contudo, ainda é um mistério o motivo das moléculas de água aumentarem as interações com um campo elétrico quando confinadas em um nanotubo de carbono hidrofóbico.
Água em nanoescala
Tecmundo
Para tentar entender o comportamento da água em nanoescala, os pesquisadores fizeram simulações de computador com aprendizado de máquina para fazer a análise e previsão da maneira como as propriedades dielétricas da água mudam em nanoescala. Eles fizeram isso tendo como base os dados de simulações de cálculos a princípio, no caso, os que se basearam em leis fundamentais da física, especialmente a mecânica quântica.
Com isso, os pesquisadores descobriram que quando se aplica um campo elétrico ao longo de um tubo que é mais fino que um fio de cabelo dividido mil vezes, a água acaba “filtrando” esse campo e fazendo com que os dipolos fiquem alinhados em uma fila. Por conta disso, a água fica mais eficiente para fazer o bloqueio da eletricidade.
“Nosso trabalho revela impactos peculiares do nanoconfinamento hidrofóbico 1-D [unidimensional], não apenas na constante dielétrica, mas também na estrutura eletrônica da água, que não podem ser observados com simulações baseadas em campos de força paramétricos convencionais”, conclui Calegari Andrade.
Fonte: Tecmundo
Imagens: Tecmundo
