Redacción BLes – Los investigadores han rebajado el punto de congelación del agua más que nunca y han alterado nuestra comprensión de cómo se origina el hielo al generar hielo a partir de diminutas gotas de sólo unos cientos de moléculas.
La regla general es que el agua se congela a 0 centígrados. Sin embargo, en algunas situaciones, el agua puede permanecer líquida a temperaturas más bajas.
En un estudio publicado el 30 de noviembre en la revista Nature Communications, los investigadores consiguieron mantener las gotas de agua en estado líquido a temperaturas tan bajas como -44 centígrados.
Su avance fue posible gracias a dos factores: gotas muy diminutas y una superficie muy blanda. Empezaron con gotas tan pequeñas como 150 nanómetros, es decir, del tamaño de una partícula del virus de la gripe, y tan grandes como 2 nanómetros, es decir, del tamaño de un grupo de sólo 275 moléculas de agua.
Los investigadores determinaron el impacto del tamaño en el cambio de agua a hielo utilizando este espectro de tamaños de gotas.
“Cubrimos todos estos rangos para poder entender en qué condiciones se va a formar el hielo: a qué temperatura, con qué tamaño de gotas”, dijo a Live Science el coautor del estudio, Hadi Ghasemi, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Houston. “Y, lo que es más importante, descubrimos que si las gotas de agua se cubren con algunos materiales blandos, la temperatura de congelación puede suprimirse hasta una temperatura realmente baja”.
El material blando que utilizaron fue el octano, un aceite que rodeaba cada gota dentro de los poros a nanoescala de una membrana de óxido de aluminio anodizado. Como resultado, las gotas podían adoptar una forma más redondeada con más presión, lo que, según los investigadores, es necesario para evitar la formación de hielo a estas bajas temperaturas.
Y es que observar el proceso de congelación a escalas tan pequeñas es casi imposible. Los investigadores utilizaron mediciones de conductancia eléctrica -el hielo es más conductor que el agua- y luz emitida en el espectro infrarrojo para captar el momento preciso en que la temperatura de las gotas pasaba de agua a hielo.
Descubrieron que cuanto más pequeña era la gota, más fría tenía que estar para que se formara el hielo y que el ritmo de formación de hielo se reducía sustancialmente en el caso de las gotas de menos de 10 nanómetros. La escarcha no se formaba hasta que el agua alcanzaba unos escalofriantes 44 grados bajo cero en las gotas más pequeñas que los científicos midieron, informó Live Science.
¿Esto quiere decir que las minúsculas gotas de las nubes y las células biológicas pueden permanecer en condiciones aun más frías de lo que se pensaba?
Ghasemi declaró: “Como científico, diría que aún no lo sabemos”.
Sin embargo, este descubrimiento podría tener importantes implicaciones para la prevención del hielo en los materiales fabricados por el hombre, como los utilizados en la aviación y los sistemas energéticos, según Ghasemi.
Los ingenieros podrían utilizar una mezcla de materiales blandos y duros en sus diseños para evitar que se forme hielo en las superficies blandas si el agua de éstas tarda más en congelarse.
Kathy Vittetoe – BLes.com
