Desde los primeros años de educación aprendemos sobre los diferentes estados de la materia. Y el agua es probablemente el ejemplo más frecuente. Básicamente, cualquier materia está formada por muchas moléculas que pueden disponerse en un determinado número de configuraciones dependiendo de su energía total. A temperaturas más altas (es decir a mayor energía), las moléculas tienen más configuraciones posibles y por lo tanto están más desorganizadas y pueden moverse relativamente libremente: es la fase gaseosa. Cuando la temperatura desciende, las moléculas tienen un número más limitado de configuraciones y forman una fase o estado más ordenada (un líquido). Si la temperatura baja aún más, se organizan en una configuración muy específica: sólido.
Pero la temperatura o la energía no es la única variable que puede afectar al estado de un material. La presión también es importante. Desde principios de la década de 1990, los investigadores han ofrecido pruebas tanto a favor como en contra de la idea de que el agua líquida puede transitar en dos formas cuya densidad (es decir, el número de moléculas de agua presentes en un volumen determinado), es notablemente inferior o superior al estándar de un gramo por centímetro cúbico. Lo dicho: la presión podría alterar el estándar de medida que llevamos años dando por válido. Pero la tecnología no había permitido demostrar quienes estaban en los correcto y quienes no.
Ahora, un grupo de expertos de la Universidad de Nebraska-Lincoln afirman tener una respuesta. Llevar agua a una alta presión y en un contenedor realmente apretado revelaría nuevas características del líquido elemento.
En un estudio, publicado en Proceedingsof the National Academy of Sciences, el equipo, liderado por Xiao Cheng Zeng, ha simulado la reacción de agua líquida al colocarse en un nanotubo de carbono 100.000 veces más delgado que un cabello humano, mientras se juega con la presión. Y los resultados mostraron que se obtienen configuraciones de altas pero también de bajas densidades.
El equipo realizó simulaciones por ordenador, sometiendo el agua a la presión en los nanotubos y a una temperatura de unos 6,666ºC, sugiriendo queen esas condiciones pasaría a una forma de baja densidad antes de congelarse, para luego derretirse en una forma líquida de alta densidad.
«Este ha sido un Santo Grial, para ver si hay dos tipos de agua líquida – señala Zeng en un comunicado –. La sorpresa fue que cuando aumentamos la presión, el hielo se derritió de nuevo. Algo que no esperábamos. Si bien se trata de una simulación, yo diría que tiene una gran posibilidad de ser confirmada en laboratorios”.
El hallazgo sería importante en diversos campos. Por ejemplo, si sabemos que los cambios en el ambiente, como la temperatura o la presión, provocan cambios en las propiedades físicas, esto puede usarse en diferentes tipos de sensores.
Juan Scaliter
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