Agua Superionica

Aunque hace décadas que varios modelos y simulaciones numéricas predijeron una particular forma de agua, no es sino hasta ahora que científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California han creado un nuevo tipo de hielo al llamaron agua superiónica, una forma de materia que se distingue por tener un estado tanto líquido como sólido al mismo tiempo.

Esta extraña forma de agua, no existe de forma natural en ningún lugar de la Tierra y nunca antes se había obtenido evidencia experimental de su existencia, aunque puede ser abundante en otras regiones del universo, especialmente en planetas como Urano y Neptuno.

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El agua consiste en dos átomos de hidrógeno conectados a un átomo de oxígeno, que están estructurados en forma de “V” cuando están en forma de hielo. Pero cuando se los aprieta bajo presión, estos átomos pueden formar otras estructuras, lo que resulta en más de una docena de tipos de hielo diferentes.

En el hielo superiónico, los átomos de oxígeno se organizan en una red rígida mientras que los núcleos de los átomos de hidrógeno se mueven libremente, creando propiedades de un sólido y un líquido al mismo tiempo. Además, el agua en este singular estado puede conducir electricidad tal como un metal.

Para crear el hielo superiónico, los investigadores utilizaron un dispositivo conocido como célula de yunque y diamante (DAC, por sus siglas en inglés) que permite a los científicos comprimir pequeños trozos de material bajo presiones extremas, similares a los que existen en el interior de los planetas. La celda se compone de dos piezas de diamante con una muestra colocada en el medio.

El equipo comprimió el agua a 25.000 atmósferas de presión, es decir, 25.000 veces la presión de la atmósfera de la Tierra. Esto creó un tipo de hielo conocido como hielo VII, que es sólido a temperatura ambiente.

En otro laboratorio, sometieron los DAC que contenían el hielo comprimido con pulsos de láser extremadamente potentes que duraban de 10 a 20 mil millonésimas de segundo. Esto elevó la temperatura miles de grados y simultáneamente creó ondas de choque que comprimieron aún más el hielo.

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Este proceso rompe los enlaces químicos entre los átomos de hidrógeno y oxígeno, permitiendo que los átomos de hidrógeno fluyan como un líquido, mientras que la presión extrema mantiene los átomos de oxígeno más grandes y pesados ​​fijos en su lugar.

El investigador Marius Millot, físico del LLNL y autor principal del experimento, indicó:

Nuestros experimentos han verificado las dos principales predicciones para el hielo superiónico: una muy alta conductividad protónica / iónica dentro del punto de fusión sólido y alto; además, proporciona evidencia experimental de hielo superiónico y muestra que estas predicciones no se debieron a artefactos en las simulaciones, sino que realmente captaron el comportamiento extraordinario del agua en esas extraordinarias condiciones.

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