lunes, 3 de diciembre de 2012

Iluminando la tierra de nadie de la superficie del agua

Científicos del EPFL han refutado teorías previas y han ofrecido una nueva explicación de un fenómeno electroquímico que tienen lugar en el interfaz entre agua y materia hidrofóbica.

Las moléculas que repelen el agua se denominan hidrofóbicas. La hidratación, o formación de interfaces de agua alrededor de moléculas hidrofóbicas, es importante para muchos procesos biológicos: plegado de proteínas, formación de membranas, transporte de proteínas a través de un interfaz, etc... Aunque llevan estudiándose hace tiempo, los interfaces hidrofóbicos no se comprenden en profundidad.

Este es un increible experimento que se pued hacer en la mesa de la cocina, y que ilustra las inusuales propiedades del agua: pon una gota de puro aceite aislante en un vaso de agua pura, y crea un campo eléctrico usando dos cables enganchados a una batería. Verás al aceite moverse del polo positivo al negativo del pequeño circuito que has creado. Acabas de crear carga en una mezcla que era neutrl, y además una gran cantidad de ella, juzgando la velocidad a la que se mueve la gota. Lo mismo pasa con las burbujas de gas en el agua; el fenónemo de carga se aplica a todos los interfaces de agua/hidrofóbicos.

En un artículo reciente, los investigadores exponen si hipótesis: el fenómeno no está causado por inevitables impurezas presentes en aceites, como claman sus compañeros de profesión, sino más bien por ciertas propiedades intrínsecas de las moléculas de agua implicadas.

Para la prueba, los investigadores usaron las tecnologías en que son expertos, óptica no lineal y difusión de luz. Usando láseres cuidadosamente filtrados canalizados a través de complejos circuitos de espejos y lentes, "golpearon" la muestra, apenas una gota, y midieron la longitud de onda de la luz que escapa de ella. Con esto, se pudo detectar si había o no moléculas nanoscópicas en el interfaz entre el aceite y el agua.

La precisión de las observaciones muestra que las cargas negativas existen incluso en total ausencia de impurezas superficiales, y así pues la explicación anterior, derivada de las medidas de cargas y titulaciones químicas de los líquidos en bruto no se sostiene. Se han desarrollado aparatos únicos que pueden medir claramente la estructura del interfaz de una capa a longitudes de escala sub-namométrica que rodean la gota de aceite en agua. Así que podemos "ver" lo que hay en el interfaz, y no hay que deducirlo comparándolo con propiedades en bruto, lo cual es bastante menos preciso.

Sin embargo, refutar la hipótesis no es suficiente para explicar el fenómeno. Los investigadores están explorando la naturaleza cuántica intrínseca que la molécula de agua en si misma, que podría ser responsable del fenónemo. Las medidas realizadas como parte de la refutación pueden usarse para intentarlo y probar esta explicación. Es fascinante, ya que los efectos cuánticos, los más pequeños de los más pequeños, podrían ser responsables de los efectos de carga macroscópicos que influyen en tantas propiedades relacionadas con el funcionamiento del cuerpo humano.

Via EPFL’s Bioengineering Institute

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