Un científico del Instituto de Ciencia Molecular ha publicado un estudio que proporciona información sobre el desconcertante fenómeno de la desaceleración dinámica en agua sobreenfriada, un paso esencial para comprender la transición vítrea en líquidos.
El estudio, "Desvelando la desaceleración dinámica en agua superenfriada:el papel del desorden dinámico en los movimientos de salto", explora los mecanismos microscópicos que gobiernan el comportamiento dinámico del agua cuando se enfría por debajo de su punto de congelación sin formar hielo. El estudio se publica en The Journal of Chemical Physics .
Cuando el agua se sobreenfría, muestra una desaceleración dinámica significativa sin ningún cambio estructural aparente. En esta investigación se estudia la dinámica de salto de las moléculas de agua, que son procesos elementales para cambios estructurales, mediante simulaciones de dinámica molecular. Los resultados muestran que estas dinámicas se desvían de las estadísticas de Poisson esperadas debido al desorden dinámico a medida que disminuye la temperatura.
El desorden dinámico se refiere a la competencia entre variables lentas y los movimientos de salto de las moléculas. El investigador identificó el desplazamiento del cuarto átomo de oxígeno más cercano de una molécula que salta como la variable lenta que compite con el movimiento de salto a temperaturas más bajas. Este desplazamiento tiene lugar en un entorno fluctuante más allá de la primera capa de hidratación y afecta profundamente la dinámica del salto.
A medida que la temperatura disminuye, la dinámica de las moléculas de agua se vuelve cada vez más lenta e intermitente, ya que las moléculas quedan atrapadas dentro de dominios extendidos, estables y de baja densidad. Con un mayor enfriamiento, las interacciones entre las moléculas se vuelven más cooperativas, aumentando la complejidad y dimensionalidad de la dinámica del salto.
Esta investigación profundiza nuestra comprensión del agua sobreenfriada y proporciona una base para futuros estudios de la dinámica molecular de los líquidos que se acercan a las transiciones vítreas. Los procesos de transición vítrea son relevantes en una amplia gama de aplicaciones.
Por lo tanto, la aplicación de los métodos desarrollados en este estudio proporcionará información sobre cómo el movimiento lento de diversos materiales puede provocar transiciones vítreas. Además, este estudio allana el camino para futuras investigaciones que dilucidan la dinámica compleja en otros sistemas, como las proteínas.
