Los investigadores han pasado décadas estudiando las propiedades del agua y cómo cambian cuando hay alteraciones en su comportamiento normal. La investigación sobre el tema tiene una amplia gama de aplicaciones, desde los sistemas bioquímicos hasta la desalación de agua.

Un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), El Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad de Chicago exploraron cómo la estructura y las propiedades electrónicas del agua líquida pueden verse afectadas por la presencia de iones y nanoconfinamiento (iones y agua confinados entre superficies de materiales que están a nanómetros de distancia). Emplearon simulaciones de primer principio para buscar signos de estas perturbaciones. La investigación aparece en el Revista de física química .

Para comparacion, el equipo, dirigido por el autor principal Viktor Rozsa, estudiante de posgrado en la Universidad de Chicago y becario de posgrado en ciencias de administración del DOE NNSA, realizó simulaciones de agua dentro de nanotubos semiconductores con diámetros de 1,1 y 1,5 nanómetros, respectivamente (un nanómetro es aproximadamente 17, 000 veces más pequeño que un cabello humano). Descubrieron que debido al nanoconfinamiento, Hay efectos contrapuestos de los enlaces de hidrógeno rotos y las interacciones agua-carbono sobre la polarizabilidad molecular. Identificaron la polarización molecular del agua como la "huella digital" de la perturbación de iones y nanoconfinamientos.

"Las polarizabilidades moleculares mostraron un equilibrio competitivo entre las reducciones de la rotura de estructuras y las mejoras en la interfaz del nanotubo, "dijo Anh Pham de LLNL, un científico de materiales en el Grupo de Simulaciones Cuánticas.

Este trabajo se puede ampliar para comprender el efecto de los aniones o iones divalentes en aguas confinadas. En el futuro, Los investigadores tienen como objetivo estudiar cómo los efectos que compiten sobre la polarización molecular están influenciados por otros iones solvatados y en diferentes grados de confinamiento.

"Nuestros resultados destacan la importancia de la inclusión de la polarización para simulaciones realistas de agua en entornos complejos y pueden ayudar con la parametrización de futuros potenciales interatómicos, "dijo Giulia Galli, el profesor de la familia Liew en la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago, científico principal de Argonne y coautor del estudio.

El artículo que describe esta investigación fue elegido como artículo destacado por el Revista de física química y también fue destacado por el Instituto Americano de Física.