La falta de color del agua, el gusto y el olfato hacen que parezca simple, y a nivel molecular, está. Sin embargo, cuando muchas moléculas de agua se juntan, forman una red muy compleja de enlaces de hidrógeno. Se cree que esta red es responsable de muchas de las propiedades peculiares del agua líquida, pero su comportamiento aún no se comprende completamente.

Ahora los investigadores han probado los movimientos de las moléculas en el agua líquida que ocurren en menos de 100 millonésimas de mil millonésimas de segundo, o femtosegundos. Un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Estocolmo llevó a cabo los experimentos con el láser de rayos X de fuente de luz coherente Linac (LCLS) en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía. Publicaron su informe esta semana en Comunicaciones de la naturaleza .

El estudio es el primero en "fotografiar" moléculas de agua en esta escala de tiempo con una técnica llamada espectroscopia de correlación de fotones de rayos X ultrarrápida. que hace rebotar pulsos de rayos X en las moléculas para producir una serie de patrones de difracción. La variación de la duración de los pulsos de rayos X varía esencialmente el tiempo de exposición, y cualquier movimiento de las moléculas de agua durante una exposición borrará la imagen resultante. Analizando el desenfoque producido por diferentes tiempos de exposición, los científicos pudieron extraer información sobre el movimiento molecular.

En esta escala de tiempo, se asumió que las moléculas de agua se mueven aleatoriamente debido al calor, comportándose más como un gas que como un líquido. Sin embargo, los experimentos indican que la red de enlaces de hidrógeno juega un papel incluso en esta escala de tiempo ultrarrápida, coordinando los movimientos de las moléculas de agua en una intrincada danza, que se vuelve aún más pronunciado cuando el agua se "sobreenfría" por debajo de su punto de congelación normal.

"La clave para comprender el agua a nivel molecular es observar los cambios de la red de enlaces de hidrógeno, que puede desempeñar un papel importante en la actividad biológica y la vida tal como la conocemos, "dice Anders Nilsson, profesor de la Universidad de Estocolmo y ex profesor de SLAC.

Agrega el investigador de la Universidad de Estocolmo Fivos Perakis, "Es una capacidad completamente nueva poder usar láseres de rayos X para ver el movimiento de las moléculas en tiempo real. Esto puede abrir un campo completamente nuevo de investigaciones en estas escalas de tiempo". combinado con la sensibilidad estructural única de los rayos X ".

Los resultados experimentales fueron reproducidos mediante simulaciones por computadora, lo que indica que la danza coordinada de las moléculas de agua se debe a la formación de estructuras tetraédricas transitorias.

"He estudiado la dinámica del agua líquida y superenfriada durante mucho tiempo utilizando simulaciones por computadora, y es muy emocionante poder finalmente comparar directamente con experimentos, "dice Gaia Camisasca, investigador postdoctoral de la Universidad de Estocolmo que realizó las simulaciones por computadora para este estudio. "Espero ver los resultados futuros que pueden surgir de esta técnica, lo que puede ayudar a mejorar los modelos actuales de computadoras de agua ".