El amplio alcance de la corrosión, un problema global multimillonario, algún día puede reducirse considerablemente gracias a un nuevo, mejor enfoque para predecir cómo reaccionan los metales con el agua.

Investigadores de la Universidad Estatal de Oregón y la Universidad de California, Berkeley, han desarrollado un nuevo método computacional que combina dos técnicas para hacer predicciones más rápido, menos costoso y más eficaz.

Los resultados, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , podría tener una amplia gama de aplicaciones, incluso en el diseño de puentes y motores de aviones, ambos son susceptibles a la corrosión.

Todos los metales, excepto los metales preciosos como el oro y la plata, reaccionan con el agua. dijo Doug Keszler, distinguido profesor de química en la Facultad de Ciencias del Estado de Oregon.

"Nos gustaría predecir las reacciones específicas de metales y combinaciones de metales con agua y cuáles son los productos de esas reacciones, por métodos computacionales primero en lugar de determinarlos experimentalmente, "dijo Keszler, quien también se desempeña como director del Centro de Química de Materiales Sostenibles en OSU.

Tradicionalmente, Keszler señaló, al mirar metales disueltos en agua, la suposición química ha sido que un metal se disuelve para formar una sal simple. Eso no siempre es lo que pasa sin embargo.

"En muchos casos, inicialmente se disuelve para formar un grupo complejo que contiene muchos átomos de metal, ", dijo." Ahora podemos predecir los tipos de clústeres que existen en solución, por lo tanto, fomentando la comprensión de la disolución de metales desde un punto de vista computacional ".

Estudio de grupos de hidróxidos y óxidos metálicos acuosos de elementos del Grupo 13:aluminio, galio, indio y talio:los científicos combinaron los cálculos de la mecánica cuántica con un enfoque de "aditividad de grupo" para crear diagramas de Pourbaix, el estándar de oro para describir las especies de metales disueltos en el agua.

"Al aplicar este nuevo enfoque, llegamos a una evaluación cuantitativa de la estabilidad de los conglomerados en función del pH y la concentración, "dijo el coautor del estudio Paul Ha-Yeon Cheong, profesor asociado de química en OSU.

Comprender los clusters es fundamental debido al papel que desempeñan en los procesos químicos que van desde la biomineralización hasta la deposición en solución de películas delgadas para aplicaciones electrónicas. Y la caracterización de la corrosión proviene de poder representar las fases estables de los metales en el agua.

"Si está diseñando un acero nuevo para un puente, por ejemplo, le gustaría incluir el potencial de corrosión en un proceso de diseño computacional, ", Dijo Keszler." O si tiene un nuevo metal para un motor de avión, le gustaría poder determinar si se va a corroer ".

Estos ejemplos no son meramente hipotéticos. Solo el verano pasado Una aerolínea japonesa tuvo que renovar los 100 motores Rolls-Royce de su flota de Boeing 787 Dreamliners después de una serie de fallas en los motores causadas por la corrosión y el agrietamiento de las palas de las turbinas. Los motores se venden por 20 millones de dólares cada uno.

"La mayoría de los diagramas de Pourbaix no incluyen estos grupos de metales y, por lo tanto, nuestra comprensión de la disolución del metal y la reacción con el agua ha sido deficiente, "dijo la coautora del estudio, Kristin A. Persson, profesor de ciencia de los materiales en UC Berkeley. "Ahora hemos descubierto un formalismo rápido y preciso para simular estos grupos en la computadora, lo que transformará nuestra capacidad para predecir cómo reaccionan los metales en el agua ".