Água, comportamento ilógico


As conclusões de descoberta, relatadas na revista Nature, permitam melhor compreensão do comportamento ilógico da água na escala molecular e são importantes para o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes, incluindo filtração, dessalinização e destilação.



A água é uma das substâncias mais familiares e mais abundantes na terra. Existe em muitas formas, como líquido, vapor e 15 estruturas de cristal de gelo, com o gelo hexagonal comumente encontrado, sendo singlehandedly responsável pela fascinante variedade de flocos de neve.

Menos perceptível, mas igualmente onipresente é água em interfaces e confinados nos poros microscópicos. Na verdade, alguns monocamadas de água cobrem toda a superfície em torno de nós, mesmo nos desertos mais secos e preencha cada única rachadura microscópica, por exemplo, os presentes nas rochas.

No entanto, muito pouco é conhecido sobre a estrutura e o comportamento dessa água microscópicas, especialmente quando está escondido da vista, em capilares dentro de um material em massa.

Equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Manchester, a Universidade de Ulm, na Alemanha e a Universidade de ciência e tecnologia da China criaram uma transparente nanoescala capilar para investigar a estrutura atômica de preso dentro de água. Eles usaram microscopia eletrônica de alta magnificação que permitiu que eles vejam as moléculas individuais de água, e o nano-capilar foi feito de grafeno que é um átomo de espesso e não obscureça a imagem de microscopia eletrônica.

Para sua surpresa, os cientistas encontraram cristais quadrados pequenos de gelo à temperatura ambiente, desde os capilares de grafeno foram estreitos o suficiente, permitindo que não mais de três camadas atômicas de água. As moléculas de água formaram um reticulado de quadrados, sentado junto fileiras espaçadas correndo perpendiculares uns aos outros. Um arranjo tão plana quadrado é completamente atípico para a água, cujas moléculas sempre formam estruturas piramidais pouco dentro todos os gelos anteriormente conhecidos.

Usando simulações de computador, os pesquisadores também tentados encontrar gelo quadrado quão comum é na natureza. Os resultados mostram que, se a camada de água é fina o suficiente, devem formar gelo quadrado independentemente uma composição química exata de confinar as paredes de um nanopore.

Portanto, é provável que o gelo quadrado é muito comum na escala molecular e a ponta de cada rachadura microscópica ou poros presentes em qualquer material.

Professor Irina Grigorieva, que levou parte dos esforços de Manchester, comentou: "os cientistas tentaram entender a estrutura de água confinada dentro de estreitos canais por décadas, mas até agora só foi possível por simulações de computador, e os resultados muitas vezes não concordei com o outro".

"Fissuras microscópicas, poros, canais estão por toda parte e não apenas sobre este planeta. Saber que a água em uma escala nanométrica se comporta tão diferente da água comum em massa é importante para uma melhor compreensão dos materiais."

Senhor Andre Geim, que recebeu um prêmio de Nobel para o grafeno... e agora co-escreveu o papel, disse: "Este estudo foi estimulado por nossas observações anteriores de fluxo ultra rápida da água através do nanocapillaries de grafeno. Mesmo deduzimos que isto poderia ser devido ao gelo quadrado bidimensional... mas é ver para crer."

Ele acrescentou: "água provavelmente é a substância mais estudada já, mas ninguém pensou que o gelo pode ser quadrado. Esta história mostra quanto novos conhecimentos continua a ser descoberto quando um vai para baixo à nanoescala."
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