lunes, 14 de noviembre de 2016

Descubren un nuevo estado de la materia en el agua tan extraño que aún no saben cómo funciona



Algo pasa en el agua líquida cuando alcanza los 40 grados Celsius.

Sus propiedades comienzan a cambiar y no dejan de hacerlo hasta que alcanzan los 60 grados.

El comportamiento a nivel molecular es tan extraño que los físicos hablan de un nuevo estado de la materia que aún no tiene ni nombre.

Lo poco que se sabe hasta ahora es que el punto de salto parece estar cerca de los 50 grados Celsius.

Al alcanzar esa temperatura, el agua líquida comienza a alternar entre dos estados líquidos con propiedades completamente diferentes.

El cambio ha sido detectado por un equipo internacional de científicos dirigidos por Laura Maestro, de la Universidad de Oxford, después de analizar una larga lista de constantes a diferentes temperaturas.

El equipo ha estudiado como cambia la conductividad térmica y eléctrica, el índice de refracción, la tensión superficial, o la constante dieléctrica (una variable que mide la velocidad de transmisión de los campos electromagnéticos).

A medida que el agua supera los 40 grados se van produciendo cambios graduales muy extraños que solo se explican si en realidad lo que se está produciendo es un cambio de fase.

La cuestión es que aún no han podido describir qué cambio es ese, tan solo que tiene que ver con los enlaces de hidrógeno que unen las moléculas de agua y que son la causa también de algunas propiedades realmente raras del agua.

Aunque sea la sustancia más abundante en la Tierra y en nuestros propios organismos, lo cierto es que el agua tiene una serie de cualidades que no encajan muy bien en la física tradicional ni en la cuántica.

“En realidad nadie comprende del todo el agua” explica el físico Philip Ball en Nature.

“Es un poco embarazoso admitirlo, pero la sustancia que cubre dos terceras partes del planeta es en muchos sentidos un misterio.

Y lo que es peor, cuanto más la estudiamos, más problemas se acumulan”.

A excepción del mercurio, el agua es la sustancia con mayor tensión superficial del mundo.

Su punto de ebullición es inusualmente elevado para el peso molecular que tiene.

Además, es de los pocos compuestos que aumenta su volumen al congelarse y de los pocos cuyo estado sólido flota sobre el líquido.

El descubrimiento del nuevo estado de la materia aún debe ser confirmado por un laboratorio independiente, pero si resulta ser cierto va a poner patas arriba muchos campos de estudio.

Si realmente cambia de estado a partir de los 40 grados significa que hay que revisar todos los estudios de tejidos biológicos basados en el agua a esa temperatura.

También afecta a cualquier estudio técnica que se base en las propiedades ópticas del agua, como el uso de nanopartículas para detectar tumores.

[Inderscience vía Science Alert]

Carlos Zahumenszky
gizmodo.com


Se ha descubierto un nuevo tipo de enlace atómico


Universidad de Purdue

Y forma una nueva clase de moléculas.

Por primera vez, los físicos han observado una molécula extraña llamada la molécula de mariposa Rydberg  - un emparejamiento débil de los átomos altamente excitables que primero se predijo en 2002.

El hallazgo no sólo confirma una predicción de 14 años de edad, sino que también confirma la existencia de un tipo totalmente nuevo de enlace atómico.

Las moléculas de Rydberg se forman cuando un electrón es pateado lejos del núcleo de un átomo, haciéndolas super electrónicamente excitadas.

Por su cuenta, son bastante comunes.

Pero en 2002, un equipo de investigadores de la Universidad de Purdue en Indiana predijo que una molécula de Rydberg podría atraer y ligar a otro átomo - algo que se creía imposible según nuestra comprensión de cómo los átomos se unen en ese momento.

Ellos llamaron a esa combinación de moléculas hipotéticas la molécula de mariposa Rydberg, debido a la distribución similar a una mariposa de los electrones en órbita.

Y ahora, 14 años más tarde, el mismo equipo finalmente ha observado una molécula mariposa Rydberg en el laboratorio, y en el proceso, ha descubierto un nuevo tipo de enlace atómico débil.

"Este nuevo mecanismo vinculante, en el que un electrón puede atrapar y atrapar un átomo, es realmente nuevo desde el punto de vista de la química", explicó el investigador principal Chris Greene.

"Es una forma completamente nueva de que un átomo pueda estar atado por otro átomo".

Las moléculas de Rydberg son únicas porque pueden tener electrones que están entre 100-1.000 veces más lejos del núcleo de lo normal.

El equipo fue capaz de crearlos para este experimento mediante el enfriamiento de gas Rubidio a una temperatura de 100 nano-Kelvin - una diez-millonésima de un grado por encima del cero absoluto - luego excitar los átomos en un estado de Rydberg usando láseres.

El equipo mantuvo estas moléculas de Rydberg bajo observación para ver si realmente podrían atraer a otro átomo. Estaban buscando cualquier cambio en la frecuencia de la luz que las moléculas pudieran absorber, lo que sería un signo de que se había producido un atascamiento de energía.

Eventualmente, descubrieron que los electrones lejanos podrían de hecho ayudar a atraer y atar con otros átomos, tal como habían predicho en 2002.

"Este electrón [lejano] es como un perro pastor", dijo Greene.

"Cada vez que pasa a través de otro átomo, este átomo de Rydberg añade una pequeña atracción y lo empuja hacia un punto hasta que captura y une los dos átomos".

"Es una demostración muy clara de que esta clase de moléculas existen", agregó.

Estas moléculas de Rydberg mariposa son sustancialmente más grandes que las moléculas normales debido a sus electrones en órbita distante, y ahora que sabemos que existen, podrían ser utilizados en el desarrollo de electrónica y máquinas de escala molecular porque requieren menos energía para moverse.



El plano superior muestra un gráfico de superficie de la densidad electrónica radial ρ | Ψ (z, ρ) | 2 para una molécula de mariposa cerca del estado 25p del rubidio. El plano inferior muestra la proyección bidimensional de la densidad electrónica. Un bosquejo de la molécula sobre el plano de la proyección muestra, donde el ión del Rb + (rojo) y el perturber del estado del suelo (verde) se localizan. La longitud del enlace es 245 a0.


"La emoción principal sobre este trabajo en la comunidad de física atómica y molecular se ha relacionado con el hecho de que estas moléculas enormes deben existir y ser observables, y que su densidad electrónica debe exhibir increíblemente ricos, picos y valles mecánicos cuánticos", dijo Greene The Telegraph's Roger Highfield en el 2012.

Esperamos ver lo que pasa con ellos ahora.

Los resultados del equipo han sido publicados en Nature Communications.

DAVID NIELD
sciencealert.com