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Stati della materia
Acqua, perfetto nanolubrificante
La scoperta può avere importanti ricadute nel campo delle applicazioni biomediche e nanotecnologiche PAROLE CHIAVEstati della materia
Un gruppo di ricercatori del Politecnico della Georgia - che ne riferisce sul Physical Review B - ha scoperto che l'acqua esibisce proprietà molto differenti dal normale quando viene confinata all'interno di uno spessore inferiore ai due nanometri, comportandosi come un fluido viscoso simile alla melassa.
La determinazione delle proprietà dell'acqua alle nanoscale può avere importanti ricadute nel campo delle applicazioni biomediche e nanotecnologiche.
Nella sua forma normale, l'acqua è un mezzo disordinato che fluisce molto facilmente. A differenza della maggioranza delle sostanze, però, quando passa allo stato solido la sua densità non aumenta, ma diminuisce. Per questo si riteneva che sottoponendo l'acqua a forte compressione essa mantenesse le proprietà di un liquido. In effetti, diversi classici esperimenti condotti in passato sembravano avere corroborato questa conclusione; tuttavia, quando Elisa Riedo e collaboratori del Politecnico della Georgia hanno provato a eseguire misurazioni sperimentali dirette comprimendo a scala nanometrica, attraverso una punta, un film di liquido appoggiato su una superficie, hanno scoperto che in quelle condizioni l'acqua tende a disporsi su strati.
"In effetti, il film di acqua confinata si comporta come un solido lungo la direzione verticale, formando strati paralleli alla punta di compressione e alla superficie di appoggio, mentre mantiene le proprietà di liquido nella direzione orizzontale lungo cui può fluire, ricordando alcune fasi tipiche dei cristalli liquidi" ha detto Uzi Landman, uno degli autori della ricerca.
Secondo Landman, la discrepanza di risultati rispetto ai precedenti esperimenti è legata al fatto che essi erano stati eseguiti in un'epoca in cui la tecnologia non era in grado di misurare direttamente il comportamento dell'acqua a scale così piccole, e che le conclusioni sulle proprietà dell'acqua venivano desunte indirettamente dalla misurazione di altri parametri.
In particolare, Riedo e collaboratori hanno trovato che se l'acqua è posta su una superficie idrofila, la viscosità inizia a crescere vistosamente quando lo spessore in cui il film di acqua raggiunge gli 1,5 nanometri, per aumentare rapidamente di un fattore compreso fra 1000 e 10.000 con l'aumentare della pressione. Su superfici idrofobe, non si assiste invece a un simile aumento di viscosità.
"L'acqua è un meraviglioso lubrificante - ha concluso la Riedeo - ma in genere fluisce troppo rapidamente per essere utilizzata in molte applicazioni. A scala nanometrica, però, diventa un fluido viscoso e potrebbe funzionare molto meglio."
Stati della materia
Acqua, perfetto nanolubrificante
La scoperta può avere importanti ricadute nel campo delle applicazioni biomediche e nanotecnologiche PAROLE CHIAVEstati della materia
Un gruppo di ricercatori del Politecnico della Georgia - che ne riferisce sul Physical Review B - ha scoperto che l'acqua esibisce proprietà molto differenti dal normale quando viene confinata all'interno di uno spessore inferiore ai due nanometri, comportandosi come un fluido viscoso simile alla melassa.
La determinazione delle proprietà dell'acqua alle nanoscale può avere importanti ricadute nel campo delle applicazioni biomediche e nanotecnologiche.
Nella sua forma normale, l'acqua è un mezzo disordinato che fluisce molto facilmente. A differenza della maggioranza delle sostanze, però, quando passa allo stato solido la sua densità non aumenta, ma diminuisce. Per questo si riteneva che sottoponendo l'acqua a forte compressione essa mantenesse le proprietà di un liquido. In effetti, diversi classici esperimenti condotti in passato sembravano avere corroborato questa conclusione; tuttavia, quando Elisa Riedo e collaboratori del Politecnico della Georgia hanno provato a eseguire misurazioni sperimentali dirette comprimendo a scala nanometrica, attraverso una punta, un film di liquido appoggiato su una superficie, hanno scoperto che in quelle condizioni l'acqua tende a disporsi su strati.
"In effetti, il film di acqua confinata si comporta come un solido lungo la direzione verticale, formando strati paralleli alla punta di compressione e alla superficie di appoggio, mentre mantiene le proprietà di liquido nella direzione orizzontale lungo cui può fluire, ricordando alcune fasi tipiche dei cristalli liquidi" ha detto Uzi Landman, uno degli autori della ricerca.
Secondo Landman, la discrepanza di risultati rispetto ai precedenti esperimenti è legata al fatto che essi erano stati eseguiti in un'epoca in cui la tecnologia non era in grado di misurare direttamente il comportamento dell'acqua a scale così piccole, e che le conclusioni sulle proprietà dell'acqua venivano desunte indirettamente dalla misurazione di altri parametri.
In particolare, Riedo e collaboratori hanno trovato che se l'acqua è posta su una superficie idrofila, la viscosità inizia a crescere vistosamente quando lo spessore in cui il film di acqua raggiunge gli 1,5 nanometri, per aumentare rapidamente di un fattore compreso fra 1000 e 10.000 con l'aumentare della pressione. Su superfici idrofobe, non si assiste invece a un simile aumento di viscosità.
"L'acqua è un meraviglioso lubrificante - ha concluso la Riedeo - ma in genere fluisce troppo rapidamente per essere utilizzata in molte applicazioni. A scala nanometrica, però, diventa un fluido viscoso e potrebbe funzionare molto meglio."
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