La estructura que presentan las moléculas de agua puede verse alterada al entrar en contacto con otras moléculas orgánicas. Ahora, investigadores del Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CiQUS) han demostrado que es posible inducir una estructuración particular del agua empleando cierto tipo de moléculas orgánicas que le confieren interesantes propiedades fisicoquímicas. El trabajo es resultado de la sinergia entre distintos grupos de investigación del CiQUS y acaba de ser publicado en portada de la prestigiosa revista Angewandte Chemie(link is external).
Si pudiéramos observar el comportamiento de las moléculas de agua con una cámara ultrarrápida, veríamos que cada una de ellas está unida a otras cuatro moléculas que tiene a su alrededor, formando un tetraedro. Esta estructura es dinámica, se mantiene estable durante un periodo de tiempo muy corto, reorganizándose continuamente al tratarse de un líquido. Las propiedades físicas y químicas del agua dependen en gran medida de dicha estructura, de que las distancias y ángulos entre las moléculas de agua que forman ese tetraedro no se vean alteradas. Y eso es exactamente lo que sucede cuando disolvemos compuestos orgánicos en agua líquida, distorsionando su estructura molecular en un fenómeno conocido como solvatación hidrofóbica.
En esta ocasión, los investigadores han descubierto una forma de reordenar las moléculas de agua que genera un nuevo tipo de fluido. "Hemos demostrado que utilizando moléculas orgánicas con una disposición particular de sus cadenas hidrocarbonadas podemos inducir una estructuración de las moléculas de agua diferente a las que conocemos" señala Francisco Rivadulla, coautor del trabajo. Junto al grupo de María Giménez-López han comprobado que la velocidad de transferencia de energía en forma de calor o la velocidad de transmisión de sonido en esta nueva sustancia es mucho menor que en el agua pura. También su compresibilidad o la capacidad calorífica muestran un comportamiento singular, lo que aumenta su interés en numerosas aplicaciones tecnológicas.
La colaboración entre ambos grupos de investigación del CiQUS ha sido clave en este descubrimiento. "Estábamos estudiando este fluido molecular cuando nos dimos cuenta de la ausencia de los puntos de fusión y congelación que normalmente se encuentran en el agua mediante mediciones calorimétricas. Empleando resonancia magnética nuclear, también podíamos observar difusiones anormalmente lentas de los cationes disueltos" explica Giménez-López, al frente del grupo FunNanoMat LAB. Al mismo tiempo, el laboratorio de Química de Materia Condensada liderado por Rivadulla se encontraba investigando la posibilidad de utilizar la conductividad térmica para determinar cambios en la estructura de los líquidos y otras fases condensadas no cristalinas. La complementariedad y experiencia de ambos grupos en la materia abrió de este modo una posibilidad única para entender y evidenciar de forma conjunta las inusuales propiedades de este nuevo fluido.
El trabajo es resultado de la sinergia entre los grupos de Francisco Rivadulla y María Giménez-López. (CiQUS)
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