Estudio sobre el comportamiento del agua al fluir a través de canales nanométricos
Los procesos de desalinización o filtrado del agua podrían realizarse, en un futuro próximo, mediante membranas nanométricas de grafeno o nanocapas de carbono, ya que el agua se difunde con mucha rapidez cuando las paredes de estos canales distan un nanómetro entre sí. Por otro lado, se sabe también que la hidrofobicidad de un objeto es una propiedad que cambia según si este es mayor o menor de un nanómetro. Para poder explicar estos fenómenos, los investigadores Giancarlo Franzese, de la Facultad de Física de la UB, vinculada al BKC, y Francisco de los Santos, de la Universidad de Granada, han elaborado un estudio sobre el comportamiento del agua nanoconfinada entre dos placas hidrofóbicas que se ha publicado en la sección Rapid Communications de la revista Physical Review E.
Los procesos de desalinización o filtrado del agua podrían realizarse, en un futuro próximo, mediante membranas nanométricas de grafeno o nanocapas de carbono, ya que el agua se difunde con mucha rapidez cuando las paredes de estos canales distan un nanómetro entre sí. Por otro lado, se sabe también que la hidrofobicidad de un objeto es una propiedad que cambia según si este es mayor o menor de un nanómetro. Para poder explicar estos fenómenos, los investigadores Giancarlo Franzese, de la Facultad de Física de la UB, vinculada al BKC, y Francisco de los Santos, de la Universidad de Granada, han elaborado un estudio sobre el comportamiento del agua nanoconfinada entre dos placas hidrofóbicas que se ha publicado en la sección Rapid Communications de la revista Physical Review E.
En el trabajo, que se ha llevado a cabo mediante desarrollos teóricos y simulaciones matemáticas, los investigadores demuestran que la difusión anormalmente rápida del agua nanoconfinada es consecuencia de la interacción entre la ruptura de enlaces por puente de hidrógeno y la reorganización cooperativa de moléculas en regiones de un nanómetro de tamaño. Así mismo, en una descripción cuantitativa del fenómeno, evidencian que la zona en la que se producen efectos cooperativos es de aproximadamente tres moléculas de agua, lo que corresponde aproximadamente a un nanómetro. Según Franzese, profesor del Departamento de Física Fundamental, «esta es la escala a la cual los efectos cooperativos en agua entran en juego y determinan sus propiedades macroscópicas».
A bajas temperaturas, la difusión del agua puede asociarse también con el número de defectos en la red de enlaces de hidrógeno. No obstante, solo con este dato no se explica la difusión peculiar del agua que presenta máximos y mínimos a lo largo de las isotermas. En el trabajo, se ha calculado la relación que reproduce cuantitativamente el comportamiento del parámetro de difusión en el régimen de alta temperatura, el rango más relevante para estudiar este fenómeno.