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Estrella Invitada: la Molécula de Agua
17 de Septiembre de 2002.
 Científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory han producido por primera vez películas "de acción" protagonizadas por moléculas de agua sobre una superficie de metal. El final, como suele ocurrir en este tipo de filmes, ha sido sorprendente.
Miquel Salmeron y sus colegas utilizaron un microscopio STM para observar lo que ocurría durante el experimento. En primer lugar enfriaron la superficie de un cristal de paladio, un buen catalizador para reacciones en las que intervengan hidrógeno y agua, hasta una temperatura de unos 40 grados Kelvin (-233 grados Celsius), en un ambiente de vacío ultra-alto. A continuación, introdujeron moléculas de agua individuales, que fueron depositadas sobre la superficie mientras sus movimientos eran seguidos por el STM.
Como se esperaba, las moléculas individuales migraron a través de la superficie para unirse unas con otras y formar grupos de 2, 3, 4, 5 y 6 moléculas. La sorpresa vino cuando los científicos observaron cómo se movían estos grupos.
Las moléculas aisladas se movían saltando de un punto a otro del cristal del sustrato. Si encontraban a otra molécula, se unían a ella, formando un grupo de dos. Lo interesante fue que la velocidad a la que se movían estos grupos aumentaba entonces en cuatro órdenes de magnitud. La movilidad de los tríos y de los grupos de cuatro moléculas también era muy grande en comparación a las moléculas individuales.
Esto va en contra de la idea preconcebida de que una molécula en solitario se difunde o se mueve más rápidamente sobre una superficie que un grupo. ¿Por qué?
La contemplación de las películas obtenidas con el STM sugiere que los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas a 2, 3 ó 4 moléculas de agua, obligan al grupo a adoptar una configuración geométrica que difiere de la de la forma cristalina de la superficie de paladio. Así, las moléculas individuales de agua no pueden unirse a los puntos de anclaje de la superficie con la misma fuerza que cuando están solas, permitiendo que los grupos puedan deslizarse fácilmente a lo largo de ella.
Los grupos de cinco moléculas, sin embargo, poseen una fuerza combinada en los enlaces que se hace insuperable y acabarán por detenerse. Por su parte, un grupo de seis moléculas producirá anillos altamente estables, que se expanden en forma de estructura de panel de abeja hexagonal, sobre el sustrato de paladio (otra sorpresa).
Esta información ayudará a los científicos a diseñar materiales resistentes al agua, de manera que no se oxiden o se estropeen. Hay que tener en cuenta que la interacción del agua con las diversas superficies influye en una gran variedad de fenómenos importantes, como la corrosión, la electroquímica, la disolución, etc., fenómenos frecuentemente esenciales en procesos biológicos.
Información adicional en:
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