Efecto dependiente del tamaño del nanoconfinamiento del agua en una matriz líquida iónica a baja temperatura

Área de la Ciencia:

• Química Física
• Ciencias de los materiales
• Física Química

Sus antecedentes:

• El agua exhibe propiedades anómalas, potencialmente explicadas por una transición de fase líquido-líquido (LLPT) a alta presión y bajas temperaturas.
• Este LLPT es experimentalmente desafiante debido a la nucleación homogénea.
• Se ha demostrado que la adición de trifluoroacetato de hidrazinio al agua induce una LLPT reversible a presión ambiente.

Objetivo del estudio:

• Para analizar el efecto de un compuesto iónico en la estructura del agua líquida.
• Investigar la estructura del agua en soluciones mixtas y en grupos esféricos nanoconfinados.
• Comprender el papel de las matrices iónicas en el comportamiento estructural del agua y el LLPT.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones de dinámica molecular.
• Se utilizó el parámetro de orden estructural "ζ".
• Las simulaciones se realizaron en soluciones mixtas y agua nanoconfinada en grupos esféricos de diferentes tamaños.

Principales resultados:

• Los compuestos iónicos inducen perturbaciones estructurales en el agua líquida.
• Estas perturbaciones interrumpen la red de enlaces de hidrógeno de agua hasta 0,70-0,75 nm de la superficie.
• El agua requiere confinamiento en bolsas más grandes que aproximadamente 0.70-0.75 nm para preservar un estado líquido de baja densidad dentro de las matrices iónicas.

Conclusiones:

• El estudio aclara el impacto estructural de los iones en el agua.
• Proporciona información crítica sobre las condiciones requeridas para el estado líquido de baja densidad del agua en entornos iónicos.
• Los hallazgos sugieren que el nanoconfinamiento juega un papel crucial en el comportamiento del agua dentro de las soluciones iónicas, potencialmente vinculado a los mecanismos LLPT.