Un equipo de investigadores con miembros afiliados a varias instituciones en China ha demostrado imágenes en el espacio real de algunas de las formas más representativas de protones hidratados. En su artículo publicado en la revista Science , el grupo describe la modificación de su microscopio de fuerza atómica (AFM) no intrusivo qPlus para mejorar la detección y la obtención de imágenes. Lo usaron para estudiar protones hidratados en agua colocados en diferentes materiales metálicos. Yoshiaka Sugimoto, de la Universidad de Tokio, ha publicado un artículo de Perspectivas en la misma edición de la revista que describe el trabajo realizado por el equipo.

Como señaló Sugimoto, a los químicos les ha resultado difícil obtener la información deseada sobre la ubicación y la dinámica de los protones durante la humectación, el proceso por el cual los líquidos se absorben en superficies sólidas. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han desarrollado un método para hacerlo que implica el uso de un AFM modificado.

Los AFM son microscopios que se pueden utilizar para escanear la superficie de los materiales a nivel atómico. Una molécula deseada se fija a la punta de una sonda que luego se mueve muy cerca de un material en estudio. A medida que la punta se acerca, los sensores monitorean las fuerzas del material a medida que actúan sobre la molécula.

En su trabajo, los investigadores modificaron su microscopio para estudiar un material específico en condiciones específicas, en este caso, una capa de agua de una sola molécula sobre una superficie metálica. En sus experimentos, el agua sirvió como una superficie sólida mojada por agua. Investigaciones anteriores han demostrado que, en tales condiciones, el agua se comportará como el hielo, lo que significa que seguirá las reglas de Bernal-Fowler, formando una estructura de red con enlaces de hidrógeno.

Al usar su AFM modificado, los investigadores pudieron demostrar imágenes en el espacio real de dos formas comunes de protones hidratados; Cationes propios y Zundel. También pudieron observar defectos D y L. Los investigadores también pudieron observar interconversiones acopladas de Eigen-Zundel involucradas en la transferencia de protones, las cuales, señalan, podrían desempeñar un papel aún por comprender en los procesos electroquímicos.