El agua sólida amorfa prevalece dentro de los nanoporos esféricos del marco MIL-101 ((Cr) por debajo de 200 K:...

Área de la Ciencia:

• Química Física
• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Se debate la transición de vidrio del agua superenfriada nanoconfinada, con estudios previos que no muestran una transición clara por debajo de 2 nm.
• Investigaciones anteriores sugirieron que las transiciones observadas en aguas confinadas (1-1,8 nm) se debieron a la relajación previa a la fusión o no cooperativa.

Objetivo del estudio:

• Investigar la transición de fase a baja temperatura del agua confinada dentro de los nanoporos del marco metálico-orgánico (MOF) MIL-101.
• Para dilucidar el comportamiento del agua confinada utilizando múltiples técnicas avanzadas de espectroscopia y difracción.

Principales métodos:

• Espectroscopia de aniquilación de positrones a baja temperatura (PALS).
• Difracción de rayos X basada en el sincrotrón (XRD).
• Espectroscopía dieléctrica de banda ancha (BDS).

Principales resultados:

• PALS reveló cambios distintos en la vida útil del ortopositronio alrededor de 280 K (reorganización estructural), 230 K (cristalización parcial) y 200 K (transición a agua sólida amorfa).
• El XRD confirmó la cristalización parcial por debajo de 230 K, pero no mostró cambios a 200 K, lo que indica una transición no cristalina.
• BDS indicó un cambio de líquido frágil (Vogel-Fulcher-Tammann) a un comportamiento vidrioso fuerte (Arrhenius) alrededor de 190 K.

Conclusiones:

• La combinación de XRD, PALS y BDS confirma que el agua súper enfriada en los nanoporos MIL-101 (Cr) (0,7-1,8 nm) se transforma en una fase cristalina de agua sólida amorfa (ASW) entre 190 y 200 K.
• Esta transición es distinta de la cristalización y representa un cambio en la dinámica estructural del agua bajo nanoconfinamiento.