Retraso en el inicio de la cristalinidad en nanotampas acuosas que contienen iones

Área de la Ciencia:

• Física y química
• Ciencia en nanoescala
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• El agua exhibe propiedades únicas en entornos confinados a nanoescala.
• Los efectos de la superficie influyen en la cristalización del grupo de agua a bajas temperaturas.
• Los iones pueden alterar significativamente el comportamiento de las moléculas de agua.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el efecto de un solo ion trivalente, La3+, en la cristalización de las nanogotas de agua.
• Para determinar el comportamiento de cristalización dependiente del tamaño de los grupos de agua que contienen iones.
• Para entender cómo los iones interrumpen la red de enlaces de hidrógeno en el agua.

Principales métodos:

• Espectroscopia de fotodisociación por infrarrojos de los cúmulos La(3+)(H2O) n seleccionados por tamaño.
• Investigación experimental de nanogotas que contienen hasta 550 moléculas de agua.
• Simulaciones de dinámica molecular para apoyar hallazgos experimentales.

Principales resultados:

• La cristalización en La(3+) que contiene nanogotas ocurre a n ≥ 375 moléculas de agua.
• Esto es aproximadamente 100 moléculas de agua más de lo observado en grupos de agua neutra.
• La3+) interrumpe la red de enlaces de hidrógeno del agua más allá de la tercera capa de solvación (~1 nm).

Conclusiones:

• Un solo ion trivalente altera significativamente la cristalización del agua en las nanopartículas.
• La influencia del ion en la red de enlaces de hidrógeno se extiende mucho más allá de la capa de solvación inmediata.
• Este estudio revela el impacto estructural de largo alcance de los iones en el agua confinada.