Un equipo de la Universidad de Tokio ha descrito con un detalle sin precedentes el raro fenómeno de las transiciones de fase líquida a líquida en una sustancia pura. Al mostrar cómo un líquido hecho de un solo tipo de molécula puede cambiar entre los estados líquido y vítreo, esta investigación puede conducir a una nueva forma de controlar las propiedades de transporte de un líquido.

Las transiciones de fase incluyen fenómenos como la fusión del hielo (de sólido a líquido), o vapor procedente de una tetera (de líquido a gas). Sin embargo, el estudio de cómo una disposición de moléculas se transforma en otra revela detalles complejos sobre la fuerza de sus interacciones. En transiciones de fase convencionales, como con una barra de hierro fundida en metal fundido, el calor añadido hace que los átomos vibren tan violentamente que se liberan de su disposición de celosía sólida y adoptan una forma líquida. El equipo de la Universidad de Tokio estudió un tipo de transición de fase mucho más raro:de un estado líquido a otro. En esta investigación, descubrieron que incluso sin cambiar la temperatura, El fosfito de trifenilo de flujo relativamente libre podría vitrificarse gradualmente a un estado vítreo en el que las moléculas permanecen desordenadas pero son mucho menos móviles. Las diferentes fases se identificaron experimentalmente en función de la rapidez con la que las moléculas podían relajarse después de haber sido perturbadas.

"Contrariamente a la intuición, existe un creciente cuerpo de evidencia experimental y teórica de que incluso una sustancia de un solo componente puede tener múltiples estados líquidos, "dice el autor principal Hajime Tanaka. Descubrieron que la transición de fase puede ocurrir de dos formas muy diferentes. La primera se llama" nucleación y crecimiento, "un proceso lento que requiere el surgimiento de una fase en la otra superando una barrera para comenzar. El otro tipo es la descomposición espinodal, en el que la transición puede desarrollarse sin problemas y sin ninguna barrera. Los investigadores también descubrieron una temperatura crítica, por encima del cual solo podría ocurrir un crecimiento nucleado, pero por debajo de esta temperatura, era posible la descomposición espinodal.

"Desde el punto de vista práctico, El fosfito de trifenilo puede ser uno de los mejores sistemas para estudiar las transiciones de líquido a líquido, dado que la transformación tiene lugar a presión ambiente y temperaturas moderadas, "dice el primer autor Ken-ichiro Murata." Transiciones de fase, particularmente aquellos que implican un cambio de un estado líquido a un estado vidrioso, se utilizan a menudo en la fabricación de polímeros. Esta investigación puede mejorar en gran medida nuestra capacidad para optimizar y controlar estos procesos ".

El estudio se publica en PNAS .