OBSERVAMOS UN "TIRÓN CUÁNTICO"

Podría parecer que lo sabemos todo acerca del agua, ya que aparentemente es un líquido bastante simple y abundante en la Tierra, pero no es así. Lo cierto es que ésta tiene un comportamiento bastante extraño que aún los científicos no han conseguido desvelar completamente y es uno de los líquidos menos comprendidos.

Actualmente, el equipo que incluye investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleración (SLAC) del Departamento de Energía, la Universidad Stanford y la Universidad de Estocolmo han observado como el hidrógeno de las moléculas de agua "tira y empuja" de las moléculas cercanas cuando se excitan con la luz láser. Los resultados obtenidos y publicados en Nature revelan efectos que apoyan el origen de las extraordinarias propiedades del agua y nos ayudan a comprender cómo el agua coopera en el funcionamiento de las proteínas en los organismos.

Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Entre los átomos
positivos de hidrógeno y negativos de oxígeno se forma una red de enlaces bien conectada. Ya se sabía que esta red podría ser la que le da al agua sus propiedades, pero nunca hemos podido observar la interacción directamente debido a que los movimientos de los enlaces son demasiado pequeños y rápidos. Casi todo lo que sabemos del agua se basa en experimentos de espectroscopia ultrarrápida, pero se necesita de una exhaustiva traducción de los espectros hasta desvelar el movimiento de las posiciones atómicas.

Antes ya  se hablaba del "efecto cuántico nuclear", pero este experimento es el que nos ha permitido verlo de forma directa por primera vez y la teoría ha podido ser demostrada. Kelly Gaffney, investigadora en SLAC, asegura que la baja masa de los átomos de hidrógeno incrementa su comportamiento de onda cuántica.

Los investigadores crearon chorros de agua 1000 veces más pequeños que un cabello humano e hicieron que sus moléculas vibraran con luz láser infrarroja. Posteriormente explotaron las moléculas con pulsos cortos de electrones de alta energía de MeV-UED de SLAC, una cámara de electrones de alta velocidad que detecta sutiles movimientos moleculares dispersando un poderoso haz de electrones de la muestra. Observaron una contracción transitoria del enlace de hidrógeno en 80 femtosegundos, seguida de una termalización de 1 picosegundo, y la necesidad de tratar mecánicamente la distribución del protón compartido en el enlace de hidrógeno.

De aquello se obtuvieron varias instantáneas centradas en 3 moléculas de agua y se unieron en una película en la que se podía apreciar perfectamente como, al ser excitada la molécula, los átomos de oxígenos atraen a las otras moléculas más cercanas antes de alejarlo con su nueva fuerza.

Los investigadores tienen la esperanza de poder usar este método para conocer más a fondo la naturaleza cuántica del hidrógeno y como afecta a las propiedades del agua.

Jie Yang, ex científico de SLAC, asegura: "La belleza de este experimento es que por primera vez pudimos observar directamente cómo se mueven estas moléculas".

FUENTES: ABC Nature Cerebro Digital