Pablo Javier PiacenteUn equipo internacional de físicos acaba de anunciar que ha logrado hacer que el agua sea metálica y conductora sin recurrir a presiones del orden de las que se encuentran en los planetas gigantes del Sistema Solar, como Júpiter. El estudio confirma que el agua puede comportarse como un conductor metálico, al igual que el cobre o el oro.
Los especialistas mostraron en un video la aparición durante unos segundos de una fase metálica y dorada en una película de agua, sobre la superficie de una aleación líquida de sodio y potasio. Los experimentos se realizaron en la Berlin Electron Storage Ring Society for Synchrotron Radiation (Bessy), un centro de investigación ubicado en Berlín, Alemania.
Proceso cuántico
Un mecanismo cuántico es el que permite esta «transformación», casi propia de los alquimistas: al comprimir suficientemente una muestra de material, por ejemplo hidrógeno, bandas de energía conformadas por electrones se superponen, propiciando que el material se convierta en un conductor metálico.
Según un artículo publicado en la revista Nature, el comportamiento metálico se obtiene sin necesidad de exponer al material a presiones extremas propias de las que prevalecen en el centro de la Tierra, gracias a un dispositivo que combina la acción de determinadas sustancias con metales alcalinos.
En condiciones casi normales
La gran innovación de este trabajo científico, más allá del impacto visual que supone apreciar el agua en forma metálica y con un tono dorado, es haber logrado concretar en condiciones prácticamente normales una transformación que se sabía posible en situaciones específicas de extrema presión.
En consecuencia, el mecanismo puede abrir un nuevo campo de aplicaciones en una amplia gama de especialidades y disciplinas, ya sea en torno a la industria y a la tecnología como a la ciencia básica.
En condiciones normales de presión y temperatura, el agua pura es un aislante casi perfecto, pero se creía que únicamente podía comportarse como un metal conductor bajo una máxima presión.
Esas características extremas pueden darse, por ejemplo, en determinadas regiones del planeta Júpiter, pero no logran obtenerse en la superficie de la Tierra. A través del proceso cuántico indicado, los físicos han logrado el mismo resultado en la superficie de nuestro planeta.
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Superando un doble escollo
Las presiones teóricamente necesarias para conseguir agua metálica equivalen a valores 50 millones de veces superiores a los que se obtienen en la superficie terrestre. ¿Cómo superar ese escollo y lograr el mismo efecto con una presión convencional?
Los especialistas pensaron en utilizar metales alcalinos, que liberan fácilmente electrones, sodio y potasio. El problema es que las reacciones con el agua pueden llegar a ser explosivas, por lo tanto existía otro problema a superar.
El «truco» que hizo posible el éxito de los investigadores fue emplear una aleación de sodio y potasio que es líquida a temperatura ambiente. De esta forma, permite realizar una especie de «goteo».
Mediante un dispositivo específico, en condiciones de vacío e inyectando vapor de agua, fue posible formar en la superficie de las gotas de la aleación una película de agua condensada de algunas pocas moléculas de espesor.
La fase metálica se produjo a partir de la acción de las bandas de energía con electrones superpuestos, el proceso cuántico que le brinda al agua el carácter de conductor metálico.
Referencia
Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution. Mason, P.E., Schewe, H.C., Buttersack, T. et al. Nature (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03646-5
Video: una presentación de los experimentos que llevaron a la observación de agua metálica en condiciones casi normales. Todo comenzó con amoníaco líquido a baja temperatura. Crédito: Thunderf00t.
Foto: la imagen muestra una fina capa de agua, dorada y con propiedades metálicas, sobre la superficie de una aleación líquida de sodio y potasio. Crédito: Philip E. Mason.
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