Descubren una nueva y exótica clase de hielo
FÍSICA.
Si bien el hielo de agua generalmente se forma cuando esta se enfría por debajo de 0 grados centígrados, también puede formarse a temperatura ambiente o incluso a temperaturas muy por encima del punto de ebullición.
Esto se debe a que la cristalización (el proceso por el cual un líquido se transforma en sólido) está influenciada no solo por la temperatura, sino también por la presión. A temperatura ambiente, el agua sometida a una presión por encima de 0,96 gigapascales experimenta una transición de fase a cristal de hielo, concretamente adopta la forma denominada “hielo VI”.
La celda de yunque de diamante dinámica utilizada por el equipo de investigación para generar el estado supercomprimido. En la imagen se aprecian dos yunques de diamante. Foto: KRISS.
Cuando el agua se congela, la red de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua se distorsiona y reorganiza de manera compleja según la temperatura y la presión, lo que da lugar a diversas fases de hielo durante el proceso de cristalización.
Una comprensión más profunda de estas complejas transiciones de fase y los mecanismos de formación estructural agua-hielo (y la capacidad de controlarlos bajo condiciones extremas de presión y temperatura) podría conducir a la creación de nuevos materiales que no pueden existir de modo natural en la Tierra.
Durante el último siglo, investigadores de todas partes del mundo han identificado 20 fases de hielo cristalino distintas variando las condiciones de temperatura y presión. Estas fases de hielo reciben nombres con número que van desde el hielo I hasta el hielo XX. El hielo I existe en dos formas estructurales: el hielo I hexagonal y el hielo I cúbico.
Todas estas fases exóticas del hielo fueron descubiertas a través de un rango notablemente amplio de temperaturas y presiones (más de dos mil grados centígrados y más de 100 gigapascales). El rango de presión que va de 0 a 2 gigapascales es particularmente importante, ya que constituye el segmento de presión más complejo de transiciones de fase del agua, en el cual se agrupan densamente más de diez fases de hielo.
Sometiendo agua a condiciones extremas en un laboratorio, unos científicos han creado un hielo que hasta ahora era desconocido.
El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Yun-Hee Lee y Kim Jin Kyun, del Instituto de Investigación de Estándares y Ciencia de Corea del Sur (KRISS).
Para los experimentos, los investigadores utilizaron el XFEL, un láser europeo de electrones libres de rayos X emplazado en Alemania, así como una celda de yunque de diamante dinámica. Este último es un dispositivo de alta presión que utiliza un par de diamantes y actuadores piezoeléctricos para controlar y observar dinámicamente los cambios de presión en una muestra microscópica de agua.
Mediante estos y otros aparatos, los investigadores descubrieron una vía de cristalización del agua hasta ahora desconocida y una nueva fase del hielo, denominada “hielo XXI”.
Obtuvieron este hielo a temperatura ambiente aplicando una presión de dos gigapascales.
El equipo de investigación expone los detalles técnicos del nuevo tipo de hielo y del proceso empleado para obtenerlo en la revista académica Nature Materials, bajo el título “Multiple freezing-melting pathways of high-density ice through ice XXI phase at room temperature”.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings