Replantear la evidencia de una transición líquido-líquido en el agua: Lo que revelan los experimentos de...

Área de la Ciencia:

• Química Física
• Física de la Materia Condensada
• Ciencia de Materiales

Sus antecedentes:

• La existencia de una transición líquido-líquido (LLT) en el agua superenfriada es un debate de larga data.
• Los estudios experimentales sugieren la coexistencia líquido-líquido basándose en dos picos en el factor de estructura S(q) durante la descompresión.
• Esta interpretación entra en conflicto con las predicciones teóricas de coexistencia solo por encima del punto crítico líquido-líquido (LLCP).

Objetivo del estudio:

• Reconciliar la aparente contradicción entre las observaciones experimentales y las predicciones teóricas de la LLT en el agua.
• Identificar la firma estructural definitiva de la LLT en el agua superenfriada.
• Explicar el origen del S(q) de dos picos observado en los experimentos.

Principales métodos:

• Simulaciones de descompresión utilizando ML-BOP (Potenciales de Orden de Enlace basados en Aprendizaje Automático).
• Análisis del factor de estructura S(q) y la longitud de correlación aparente ξ a baja transferencia de momento (q).
• Comparación de los resultados de la simulación con los datos experimentales de bomba-sonda.

Principales resultados:

• Las simulaciones muestran que S(q) conserva un solo pico incluso durante la LLT debido a dominios nanoscópicos de líquido de alta densidad (HDL) y líquido de baja densidad (LDL).
• El S(q) experimental de dos picos se explica por un pico de líquido en evolución superpuesto a un HDL de respuesta más lenta y más frío de un gradiente de temperatura.
• Se identifica un crecimiento y decaimiento transitorios de la longitud de correlación aparente ξ a q bajo como la firma decisiva de la LLT, que alcanza su punto máximo cerca del LLCP.

Conclusiones:

• La evolución de la longitud de correlación aparente ξ a q bajo, no la división del pico de S(q), es el marcador estructural clave para la LLT en el agua.
• Las firmas experimentales pueden explicarse por un perfil específico de caída de presión y el posterior crecimiento y decaimiento de ξ.
• El estudio resuelve la contradicción entre la ubicación del LLCP y las firmas estructurales observadas, aclarando la naturaleza de la LLT en el agua.