09.12.2021 - University of Houston

Un investigador de la Universidad de Houston supera el límite de cuándo se congela el agua

Consigue una buena visión de las diminutas gotas de agua congeladas

Aunque es uno de los grandes misterios de la ciencia, la transformación del agua en hielo a menudo escapa a la mente de la gente, ya que se da por sentado que eso es lo que ocurre. Pero cómo y por qué ocurre es objeto de un intenso escrutinio por parte de científicos del hielo como Hadi Ghasemi, profesor asociado de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Houston. Con el fin de observar el proceso de cristalización del agua en hielo a nivel molecular, Ghasemi está informando de la mejor mirada hasta ahora del proceso: la transformación de la fase agua-hielo hasta 2 nm (nanómetros) de diámetro.

Cuando Ghasemi examinó estas diminutas partículas, hizo otro descubrimiento. Pudo romper el límite de cuándo se congela el agua y mantener las diminutas gotas como líquido al ponerlas en contacto con interfaces blandas, como geles o lípidos.

"Descubrimos que si una gota de agua está en contacto con una interfaz blanda, la temperatura de congelación podría ser significativamente menor que la de las superficies duras. Además, una gota de agua de unos pocos nanómetros podría evitar la congelación hasta -44 C si está en contacto con una interfaz blanda", informa Ghasemi en Nature.

El límite de la temperatura de congelación de una gota de agua es de -38 C. Es decir, cualquier gota de agua se congelará a alguna temperatura entre 0 C y -38 C. Por debajo de esta temperatura, la congelación ha sido inevitable, hasta ahora.

El proceso de congelación de una gota de agua tan diminuta desempeña un papel fundamental en la supervivencia de los animales en entornos fríos, ya que una gota de agua congelada en el interior de una célula provoca la ruptura de ésta y su muerte. El proceso también desempeña un papel clave en la predicción del clima, las condiciones de las nubes, la criopreservación de órganos y las tecnologías expuestas a condiciones de hielo, como los aviones y las turbinas eólicas.

"El sondeo experimental de la temperatura de congelación de gotas de agua de pocos nanómetros ha sido un reto sin resolver. En este caso, gracias a las nuevas metrologías desarrolladas, hemos podido sondear la congelación de las gotas de agua desde la escala de la micra hasta la de los 2 nm", afirma Ghasemi.

Anteriormente, Ghasemi creó un material que repele el hielo para aplicaciones aeroespaciales utilizando un nuevo concepto llamado localización de tensiones. Sus descubrimientos actuales contribuyen a una mayor comprensión de los fenómenos naturales y proporcionan directrices para el diseño de sistemas anticongelantes para la aviación, la energía eólica y las infraestructuras, e incluso los sistemas de criopreservación.

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