Dentro de las celdas de combustible, baterías y sistemas biológicos, pares de iones en el agua pueden afectar las reacciones químicas. Saber más sobre cómo el agua influye en esas reacciones podría resultar útil. Los teóricos diseñaron un sencillo método elegante que explica la influencia. Su método muestra cómo el agua se mueve alrededor de los iones y hace que se junten o se mantengan separados.

El apareamiento de iones puede ser un factor importante en los procesos químicos y biológicos. La unión de iones implica movimientos complejos de redes hechas de moléculas de agua. El enfoque del equipo ofrece información sobre los iones y cómo se emparejan. Los resultados permitirán a los científicos predecir, control, y afinar la estructura, función, y dinámica de iones y procesos relacionados.

La asociación o disociación de pares de iones en el agua está presente en reacciones químicas en pilas de combustible, baterías y células humanas. Los científicos han luchado por comprender cómo las moléculas de agua que se agrupan alrededor de los iones influyen en las reacciones. ¿El reto? Los modelos computacionales tradicionales a menudo contienen demasiada información para revelar las características deseadas. Un equipo de teóricos diseñó un sencillo método elegante que muestra cómo el agua se mueve alrededor de pares de iones e influye en si se unen o se mantienen separados. Para desarrollar la teoría de los pares de iones, el equipo exploró la distancia entre los iones y el número de moléculas de agua alrededor del ion individual o del par de iones.

Aplicando el enfoque, el equipo reveló que la disociación de iones se produce en dos etapas. Primero, hay un aumento en el número de moléculas de agua alrededor de cada ion. Segundo, los iones se separan. Para que los iones se unan, las moléculas de agua deben apartarse del camino. El agua en movimiento es fundamental, paso limitante. El marco del equipo se basa en la teoría de Marcus, originalmente diseñado para calcular qué tan rápido se transfieren los electrones entre moléculas en soluciones y luego se extendió a otras transformaciones. El método del equipo ofrece una mejor comprensión de los pares de iones que permitirá a los investigadores controlar y ajustar la estructura, función, y dinámica de pares de iones en diferentes sistemas, desde las interacciones de las proteínas con el ADN hasta el movimiento de los iones en las baterías.