La tensión superficial de un líquido es una medida de las fuerzas cohesivas que mantienen unidas las moléculas. Es responsable de que una gota de agua adopte una forma esférica y de que los efectos de los tensioactivos produzcan burbujas y espumas. El valor de la tensión superficial del agua a temperatura ambiente se conoce con precisión a cuatro cifras significativas y se recomienda como estándar para la calibración de otros dispositivos. Una nueva investigación en la que están involucrados Ines Hauner y Daniel Bonn (Instituto de Física) ahora muestra que este valor no es tan universal como se creía anteriormente.

Los experimentos recientes muestran, asombrosamente, que un recién creado, La interfaz prístina aire / agua tiene una tensión superficial que es aproximadamente un 25% más alta que el valor de equilibrio, que se sabe que es 72,75 mN / m. Investigadores de Amsterdam, Burdeos y Sydney muestran que una interfaz aire / agua no equilibrada fresca tiene una tensión superficial de alrededor de 90 mN / m. Utilizaron una cámara de video de alta velocidad para observar la liberación de una gota de agua resultante de la ruptura del cuello de líquido que conecta la gota con el orificio - ver imagen. Su análisis de la dinámica de ruptura en una escala de tiempo de milisegundos da una tensión superficial de alrededor de 90 mN / m.

En el pasado, De hecho, se habían informado valores similares de tensión superficial superiores al equilibrio para el agua en escalas de tiempo tan cortas. Sin embargo, todos han sido muy controvertidos debido a deficiencias metodológicas. A diferencia de, El profesor Bonn afirma que "el método de estudio de la ruptura de gotas prescinde de las dificultades anteriores:el procedimiento experimental es muy robusto, y la dinámica de pellizco asociada bien entendida ".

¿Por qué se ha pasado por alto una discrepancia tan grande durante tanto tiempo? La razón es que la vida útil del estado prístino es inferior a un milisegundo. Las tecnologías más antiguas tienen tiempos de respuesta más lentos; sólo los métodos modernos sondean regímenes de microsegundos. Otro aspecto notable de este descubrimiento es la magnitud del efecto. Cuando se agrega cloruro de sodio o hidróxido de sodio al agua en una concentración de un mol por litro, la tensión superficial de equilibrio cambia sólo alrededor de 2 mN / m. A diferencia de, el efecto informado en los nuevos experimentos produce un cambio de 17 mN / m. Esto es mucho mayor que la consecuencia de cualquier efecto electrolítico y debe involucrar la estructura del agua interfacial.

Hay profundas consecuencias de este descubrimiento para todos los procesos que involucran agua en tiempos de menos de milisegundos. Por ejemplo, toda la secuencia de eventos en la impresión de inyección de tinta ocurre en este rango de tiempo e involucra tintas acuosas que forman gotitas en frecuencias de MHz. Muchas aplicaciones de pulverización en las que se utiliza agua también deberían verse afectadas:un valor alto de la tensión debería dificultar la producción de pequeñas gotas. Además, Existe una vasta literatura que intenta explicar el valor de la tensión superficial del agua de 73 mN / m, pero hasta ahora nadie consideró que la superficie prístina tenga un valor aún mayor.