Misterioso cambiamento avviene nell’acqua a basse temperature, le simulazioni del nuovo studio

Credito: anyaivanova, Shutterstock, ID: 225684550

Nuove evidenze di un’idea nata negli anni 30 del secolo scorso riguardo ad una transizione di fase che l’acqua può subire a basse temperature sono state trovate da un team di ricercatori dell’Università di Birmingham e dell’Università sapienza di Roma, come riferisce un articolo apparso oggi sul sito dell’Università di Birmingham.

I ricercatori hanno eseguito nuove simulazioni al computer per capire le caratteristiche che può assumere l’acqua quando sussiste questa “transizione di fase”. Dato che avviene a basse temperature, studiare questo cambiamento di fase è sempre difficile perché quando le temperature si fanno troppo basse l’acqua, naturalmente, tende a congelarsi. Tuttavia prima del congelamento, avviene una importante cambiamento di fase da una forma di liquido ad un’altra, una in cui il liquido è più denso.

In questo nuovo studio i ricercatori hanno scoperto che nel liquido ad alta densità le molecole dell’acqua tendono a formare delle strutture “topologicamente complesse”. Tra queste strutture complicate ce ne sono alcune che ricordano un nodo trifoglio (una specie di “pretzel”) oppure un collegamento Hopf (si può pensare a due anelli collegati tra loro[3]). Le molecole del liquido a bassa densità, invece, producono strutture più semplici, come degli anelli, e risultano più “districate”.

“Questa intuizione ci ha fornito una visione completamente nuova di quello che ora è un problema di ricerca di 30 anni fa e, si spera, sarà solo l’inizio”, spiega Andreas Neophytou, ricercatore a Birmingham e autore principale dello studio. Il modello che il ricercatore ha creato insieme ai colleghi potrebbe portare a nuovi esperimenti che, oltre a convalidare questo approccio teorico, potranno allargare la comprensione che abbiamo dei liquidi “aggrovigliati” ad altri liquidi come il silicio.[1]

Note e approfondimenti

  1. New evidence shows water separates into two different liquids at low temperatures – University of Birmingham
  2. Topological nature of the liquid–liquid phase transition in tetrahedral liquids | Nature Physics (DOI: 10.1038/s41567-022-01698-6)
  3. Hopf link – Wikipedia in inglese
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