En un nuevo descubrimiento, los investigadores han revelado conocimientos novedosos sobre el comportamiento de las moléculas de agua confinadas dentro de nanoestructuras. Su estudio, publicado en Science Advances el 24 de abril, profundiza en cómo las ondas de terahercios (THz) influyen en la dinámica de las moléculas de agua confinadas en espacios bidimensionales (2D) dentro de nanoresonadores.
El equipo multidisciplinario, dirigido por el profesor Hyeong-Ryeol Park e integrado por el profesor Jeeyoon Jeong (UNIST), el profesor Dai-Sik Kim (UNIST), el profesor Noejung Park (UNIST), el profesor Joonwoo Jeong (UNIST), el profesor Kyungwan Kim (Universidad Nacional de Chungbuk) y el profesor Yun Daniel Park (Universidad Nacional de Seúl) utilizaron una técnica innovadora para investigar la dinámica de las moléculas de agua a nivel nanoescalar.
Utilizando nanoespacios de bucle metálico para mejorar las interacciones entre la luz y la materia, el equipo realizó un análisis exhaustivo de agua nanoconfinada en diferentes anchos de espacios, que van de 2 a 20 nanómetros (nm). Sus hallazgos experimentales arrojan luz sobre la interacción entre los efectos interfaciales y los efectos de confinamiento en los complejos índices de refracción del agua nanoconfinada, mostrando la supresión de modos vibratorios de baja energía incluso en espacios de mayor ancho.
El autor principal, Hyosim Yang, de UNIST, destacó la importancia del estudio, enfatizando la exploración de la dinámica de las moléculas de agua en espacios estrechos a altas frecuencias de THz, descubriendo fenómenos novedosos que antes no habían sido explorados.
La utilización por parte del equipo de la tecnología de litografía de capas atómicas permitió la fabricación de nanoresonadores con una precisión sin precedentes, lo que permitió una mayor sensibilidad en la medición del movimiento molecular.
Sus hallazgos no solo confirmaron la supresión de la dinámica colectiva de picosegundos de las moléculas de agua por efectos interfaciales en espacios de menos de 2 nanómetros, sino que también revelaron ideas intrigantes sobre la reducción del movimiento de agrupamiento en espacios de mayor ancho.
El coautor Gangseon Ji de UNIST destacó las implicaciones de la investigación y afirmó:"Este estudio descubre los efectos duales de los mecanismos interfaciales y de confinamiento en la dinámica del agua en espacios nanoconfinados, ofreciendo nuevas perspectivas sobre los comportamientos similares a los sólidos exhibidos por las moléculas de agua confinadas".
El profesor Park enfatizó las implicaciones más amplias del estudio, señalando sus aplicaciones potenciales en la investigación de fases superiónicas de moléculas de agua 2D y el estudio de la dinámica molecular en solventes, como el ADN y el ARN.
Más información: Hyosim Yang et al, Dinámica suprimida de terahercios del agua confinada en espacios nanométricos, Avances científicos (2024). DOI:10.1126/sciadv.adm7315
Información de la revista: Avances científicos
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
