MILANO – Esistono sopra di noi in particelle di ghiaccio e particelle nelle nuvole, sotto di noi in rocce e campi petroliferi e persino dentro di noi dove aiutano la somministrazione dei farmaci.
Inoltre, alcuni processi biologici dipendono dalle interazioni delle particelle d’acqua con altre interfacce – il 60 % del corpo umano stesso è fatto di acqua.
Eppure, nonostante questa loro onnipresenza, finora si sapeva molto poco sulla superfice delle minuscole particelle d’acqua. I ricercatori del progetto “Water, Ions, Interfaces – Quantum effects, charge and cooperativity in water, aqueous solutions and interfaces” (WII), finanziato dall’Unione europea, spiegano su Cordis (il portale dei progetti della Commissione Europea) che siamo circondati da nanoscopiche e microscopiche particelle d’acqua in ambienti idrofobici (idrorepellenti).
Lo studio
Lo studio, recentemente pubblicato su Nature Communications da un team di ricercatori svizzeri e olandesi, ha contribuito a chiarire gli effetti quantici nell’acqua e sulla gamma di interfacce con le quali le particelle d’acqua interagiscono”.
Cordis, il bollettino scientifico dell’Ue, ricorda che lo studio arricchisce le conoscenze relative al modo in cui le proprietà strutturali, dinamiche e biologiche dell’acqua contribuiscono al funzionamento dei sistemi viventi.
Inoltre lo studio dimostra che le molecole sulla superficie delle particelle d’acqua sono sorprendentemente più organizzate di quanto si pensasse.
Il metodo
Il team di ricercatori guidato da Nikolay Smolentsev dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne ha approfondito il comportamento delle particelle d’acqua circondate da una sostanza idrofobica come l’olio.
Inoltre il team sostiene che le conoscenze sulle particelle d’acqua derivano da dati raccolti da studi sulle interfacce macroscopiche aria/acqua o sulle soluzioni acquose di idrofobi solvatati.
I ricercatori hanno sviluppato un metodo per esaminare la superficie di queste minuscole particelle che comporta la sovrapposizione di impulsi laser ultra brevi in una miscela di particelle d’acqua in olio liquido e la rilevazione di fotoni che si disperdono solo dall’interfaccia. Questi fotoni hanno la frequenza totale dei fotoni in arrivo e hanno quindi un colore diverso. Con questo colore nuovo, possiamo determinare la struttura dell’interfaccia.
Le conclusioni
Il documento finale spiega: “Si sa che la rete 3D con legami a idrogeno dell’acqua è cooperativa e che si ridispone ogni pochi femtosecondi (un quadrilionesimo di secondo) con interazioni a livello quantico che ne determinano le proprietà.
Uno dei principali contributi di WII è stato l’aver approfondito questa tempistica a livello quantico in femtosecondi arrivando fino al livello e ai tempi macroscopici.
Questi risultati potrebbero essere usati per far luce su una serie di processi atmosferici, biologici e geologici”.
di Alessandro Michielli
31 luglio 2017
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