El eaula subsistance la plus étudiée de la Terre, peut détruire les sciences physiques des liquides. Lorsqu'il est forcé de confiner des espaces aussi petits que ceux de certaines molécules, ils se transforment en quelque chose de complètement inconnu jusqu'à présent et possèdent des propriétés électriques aussi extrêmes que la situation au niveau des matériaux avancés comme les ferroélectriques et les liquides supérieurs.
Le hallazgo, protagoniste des scientifiques de l'Université de Manchester sous la direction de Laura Fumagalli et André Geim (Premier Nobel pour son travail dans le domaine du graphisme) et publié dans la revue 'Nature', reconfigure la carte de la physique des liquides et promet d'en avoir un. impact direct sur le développement de la prochaine génération de piles et de biocapteurs.
Dans des conditions normales, la capacité de l'eau à répondre à un champ électrique se situe à mi-chemin avec une constante diélectrique d'au moins 80. L'intuition scientifique, basée sur des expériences précédentes, suggère que l'eau confinée entre les surfaces solides se transforme en « électriquement muerta » et perd la polarisabilité. Non, c’est ça.
Une sorpresa mayúscula
L’équipe de Manchester l’a démontré juste au contraire. Utilisant une technique de précision extrême, la microscopie diélectrique de barrière, les enquêteurs étudient la réponse à l'eau contenue dans les nanostructures de graffiti avec des canaux d'apènes un ou deux nanomètres. La sorpresa fue mayúscula: lorsque le médicament est placé en parallèle avec les parois confinantes, la constante diélectrique de l'eau se disparaba à des valeurs proches de 1000.
L'enquête révèle également que l'eau confinée existe selon deux régimes électriques distincts. / Pixabay
« Imagínenselo como si el agua tuviera doble personalidad. Dans una direction está eléctricamente muerta, mais au mirarla de perfil, de repente se vuelve eléctricamente hiperactiva. Nadie espère avoir un comportement dramatique »explique Fumgalli.
Il s'agit d'un régime de confinement « cuasi-bidimensionnel » pour lequel des propriétés exceptionnelles émergent, avec une ferroélectricité et une conductivité supérieures. Cette grandeur n’est pas triviale. Es comparable à la de los Materiales ferroeléctricosutilisé en électronique avancée pour sa capacité à stocker et à libérer une charge de manière efficace.
État « superionique »
La deuxième « superpropriété » observée est la conductivité. Dans le même état de confinement extrême, la facilité avec laquelle les protones (ions d'hydrogène) se déplacent même dans l'eau s'accélère de façon drastique, atteignant des pics jusqu'à 3 Siemens par métro. Ceci est la caractéristique des liquides supérieurs employés dans le développement de batteries à l'état solide et à haute efficacité.
Le secret de cette transformation réside dans l’architecture la plus profonde de l’eau : le rouge des lacets d’hydrogène. Dans l’état liquide habituel, ce rouge est dynamique, mais ordonné. Bajo el confinamiento extrême, esta red se distorsiona y desordena de manera caótica.
L'eau, comprimée dans les dimensions atomiques, expérimente une transition brusque vers un nouvel état « supérieur ». / Pixabay
Paradojicamente, Ce désordre structurel est celui qui facilite un alignement le plus rapide des diplômes électriques des molécules d'eau et, à votre place, accélère le transport des protones, puis se place à cet état « supérieur ».
Comprimé à votre expression minimale
» Alors que le graphiste a révélé une physique inespérée lorsqu'il se réduit à une seule capacité atomique, cette enquête montre que y compris l'eau, le liquide le plus étudié de la Terrenous pouvons être surpris lorsqu'ils compriment jusqu'à leur expression minimale« , conclut Geim, comparant cette hallazgo avec la découverte que le rapporte le Nobel.
L’étude n’est pas un simple exercice universitaire. Ses implications sont vastes, tant dans la physique que dans la chimique, la biologie et l'électronique, abarcando campos qui dépendent fondamentalement de l'interaction de l'eau avec les surfaces nanométriques.
En biologie moléculaire, ce comportement extrême de l'eau peut expliquer mieux le transport ionique à travers les membranes cellulaires et les interactions de l'eau avec la surface des protéines, procesos vitales qui se rigen por las masmas fuerzas eléctricas exploradas en ce trabajo.
Le confinissement extrême modifie le rouge des lacets de l’eau hydrogénée. / Pixabay
« Talents extraordinaires »
Dans la technologie, la recherche ouvre une banque de possibilités pour la recherche appliquée, Par exemple, le conception de piles les plus efficaces basadas en el control del transporte protonico, la optimisation des appareils nanofluidiques o el desarrollo de capteurs ultrasensibles.
Le travail de l'Université de Manchester oblige la science à réécrire une fois la physique de son familier. Cela ressemble à un liquide ordinaire qui doit maintenant être un système de « talents extraordinaires » qui établissent des occultes.promet d’influencer la technologie du futur et la compréhension des processus naturels.
L'équipe est convaincue que sa méthodologie pionnière pourrait être appliquée dans le futur pour explorer les propriétés d'autres liquides dans des conditions de confinement extrêmes, promettant de continuer à développer les mystères du matériau à l'échelle la plus intime.
