Si es que bien pueda parecer el líquido más simple que existe, el agua, realmente, es una ‘rara avis’ con extraños comportamientos que los científicos aún no comprenden. Por poner un ejemplo, al contrario que La mayoría de los líquidos, que se vuelven más densos a medida que se enfrían, el agua es más densa a 39 grados Fahrenheit, justo por encima de su punto de congelación. Esta es la razón por la que el hielo flota o bien que los lagos se congelen en su superficie, Pero se mantengan líquidos en las profundidades, sosteniendo la fauna marina resguardada de los fríos inviernos. Asimismo muestra una tensión superficial inusualmente alta, lo cual deja que los insectos ‘caminen acerca de las aguas’. Y no acaba ahí: su gran capacidad para almacenar calor sirve Al igual que ‘termostato regulador’ de las temperaturas del océano. A continuación, un Equipo que agrega a investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleración SLAC del Departamento de Energía, la Universidad de Stanford y la Universidad de Estocolmo en Suecia ha realizado la 1era observación directa de cómo los átomos de hidrógeno en las moléculas de agua ‘tiran y empujan’ de las moléculas vecinas Cuando se excitan con la luz láser. Sus resultados, publicados en la gaceta ‘Nature’, revelan efectos que podrían respaldar aspectos clave del origen microscópico de las raras propiedades del agua, y podrían manejar a una mejor comprensión de cómo el agua ayuda a las proteínas a funcionar en los organismos vivos. «Aunque se ha planteado la hipótesis de que este llamado ‘efecto cuántico nuclear’ está en el corazón de muchas de las extrañas propiedades del agua, este experimento marca la primera vez que se observa directamente», explica Anders Nilsson, profesor de física química en la Universidad de Estocolmo y uno de los creadores. «La pregunta es si este efecto cuántico podría ser el eslabón perdido en los modelos teóricos que describen las propiedades anómalas del agua». Expresado de otro modo, si ese ‘efecto cuántico nuclear’ puede ser la clave de las raras peculiaridades del agua. Cada molécula de agua contiene un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Pero una red de enlaces entre átomos de hidrógeno cargados de forma positiva y átomos de oxígeno cargados negativamente los sostiene a todos juntos. Se conoce que esta intrincada red es la fuerza impulsora detrás de muchas de las propiedades inexplicables del agua Sin embargo, hasta hace poco, los estudiosos no podían observar directamente de qué forma interactúa una molécula de agua con la de al lado. «La baja masa de los átomos de hidrógeno acentúa su comportamiento de onda cuántica», afirma Kelly Gaffney, investigadora del Stanford Pulse Institute en SLAC y otra de las autoras. «Este estudio es el primero en demostrar de forma directa que la respuesta de la red de enlaces de hidrógeno a un impulso de energía depende críticamente de la naturaleza mecánica cuántica de de qué forma se espacian los átomos de hidrógeno, que A lo largo de mucho tiempo se ha sugerido que es responsable de los atributos únicos de agua y su red de enlaces de hidrógeno». Ama a tu prójimo Hasta en seguida, hacer esta observación ha sido un desafío pues los movimientos de los enlaces de hidrógeno son muy pequeños y rápidos. Este experimento superó ese problema utilizando MeV-UED de SLAC, una ‘cámara de electrones’ de alta velocidad que detecta movimientos moleculares sutiles al dispersar un poderoso haz de electrones de las muestras. El club de investigación creó chorros de agua líquida de 100 nanómetros de espesor, unas 1.000 veces más delgados que el ancho de un cabello humano, y ha colocado a las moléculas de agua a vibrar con luz láser infrarroja. Luego explotaron las moléculas con pulsos cortos de electrones de alta energía de MeV-UED. Esto desencadenó instantáneas de alta Decisión de la estructura atómica cambiante de las moléculas que unieron en una película en ‘stop-motion’ -captando el movimiento A lo largo de una sucesión de imágenes estáticas- de de qué manera la red de moléculas de agua respondía a la luz. Las instantáneas, que se centraron en Grupos de tres moléculas de agua, revelaron que en el horario una molécula de agua excitada inicia a vibrar, su átomo de hidrógeno tira de los átomos de oxígeno de las moléculas de agua vecinas más cerquita Antes de alejarlos con su inédita obliga, expandiendo el espacio entre las moléculas. «Durante mucho tiempo, los investigadores han intentado entender la red de enlaces de hidrógeno utilizando técnicas de espectroscopia», apunta Jie Yang, ex- científico de SLAC y ahora profesor en la Universidad de Tsinghua en República Popular China, quien dirigió el estudio. «La belleza de este experimento es que por 1era vez pudimos observar directamente cómo se mueven estas moléculas». Una ventana acerca de el agua Los investigadores esperan usar este método para lograr más datos sobre la naturaleza cuántica de los enlaces de hidrógeno y el papel que desempeñan en las raras propiedades del agua, Así Al semejante que el papel clave que juegan estas propiedades en muchos procesos químicos y biológicos. «Esto verdaderamente ha abierto una inédita ventana para estudiar el agua», apunta Xijie Wang, colaborador del estudio e estudioso del SLAC. «Ahora que Finalmente podemos ver el movimiento de los enlaces de hidrógeno, nos gustaría conectar esos movimientos con una imagen más amplia, lo que podría arrojar luz acerca de de qué forma el agua condujo al origen y supervivencia de la vida en la Tierra y Además informar el desarrollo de métodos de energía renovable».