Lo studio di Cnr e Ibm research Europe pubblicato su Nature communications
Non solo ghiaccio, vapore e liquido: scoperta l'acqua vetrosa ferroelettrica
Cassone: «Implicazioni profonde sulle strutture assunte dall'acqua nei sistemi biologici, nei fenomeni planetari e in sistemi di interesse tecnologico»
[14 Marzo 2024]
Attraverso metodi avanzati di simulazione, un nuovo studio condotto dal Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) in tandem con Ibm research Europe ha dimostrato per la prima volta che campi elettrici intensi sono capaci di indurre una transizione dalla fase liquida ad una nuova fase "vetrosa" dell'acqua.
Nello studio pubblicato su Nature communications, i ricercatori hanno indicato tale nuova fase con il nome di ferroelectric glassy water (f-GW), letteralmente "acqua vetrosa ferroelettrica".
«Tale scoperta – spiega il ricercatore Giuseppe Cassone (Cnr-Ipcf) – non solo rappresenta un importante tassello nella comprensione del comportamento fondamentale dei liquidi e delle loro transizioni di fase, ma ha implicazioni profonde sulle strutture assunte dall'acqua nei sistemi biologici, nei fenomeni planetari e in sistemi di interesse tecnologico».
Arriva così a una risposta l'interrogativo aperto a fine '800 dal fisico Louis Dufour, che si chiedeva se fosse possibile congelare l'acqua allo stato liquido tramite l'applicazione di un campo elettrico.
L'acqua, del resto, è presente in numerose reazioni e processi che utilizzano campi elettrici simili a quelli necessari ad innescare questa transizione: ad esempio reazioni enzimatiche e nei microchip, nei quali l'acqua è usata come liquido raffreddante.
«Ma anche l'atmosfera terrestre e quella di molti esopianeti sono ricche di acqua e presentano intense attività di fulminazione – aggiunge il ricercatore Fausto Martelli (Ibm) – Infine, le superfici di una lunga serie di minerali bagnati dalle acque naturali esibiscono campi elettrici spontanei ancora più intensi di quelli necessari alla trasformazione dell'acqua liquida nella sua controparte vetrosa ferroelettrica». Questa nuova fase sembra quindi essere presente in molti contesti biologici, naturali e tecnologici, concludono dal Cnr. La sua comprensione potrà portare a importanti innovazioni, dalla modulazione delle interazioni tra antibiotici e proteine con membrane biologiche, alla ottimizzazione dell'effetto di raffreddamento in microelettronica, con conseguente impulso alla corsa per la miniaturizzazione.