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Cualquier cocinero que se precie sabe que una pizca de esta sustancia -que consiste principalmente en el compuesto cloruro de sodio- se disuelve cuando se echa en una olla con agua, incluso a temperatura ambiente.
Pero Xiao Cheng Zeng, un químico que lleva décadas investigando el comportamiento de las sustancias en espacios infinitesimales, también sabe que lo que ocurre en la macroescala no tiene por qué ocurrir en la nanoescala.
Zeng y sus colegas han realizado recientemente simulaciones por ordenador para determinar cómo podrían responder el cloruro de sodio y su primo salado, el cloruro de litio, cuando se sumergen en una corriente nanoscópica de agua delimitada por dos paredes lisas e hidrófugas.
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| Representación a nivel atómico del cloruro de sodio (izquierda), el principal ingrediente de la sal de mesa, y del cloruro de litio (derecha). Una nueva investigación realizada por Xiao Cheng Zeng, de Nebraska, y otros, sugiere que, cuando están confinados en un espacio nanoscópico, los átomos de sodio (azul oscuro) y de cloro (azul claro) pueden volver a unirse después de ser disueltos. Los átomos de litio (rosa) y cloro pueden hacer lo mismo, según las simulaciones del equipo. Crédito: Universidad de Nebraska-Lincoln |
Esas simulaciones predijeron algo tremendamente contradictorio. Tras disolverse inicialmente en el agua, los átomos cargados y dispersos al azar del cloruro de sodio y de litio se reagruparían espontáneamente en capas 2D, según las simulaciones. En el caso del cloruro de sodio, esa capa sería idéntica a su estado sólido pre-disuelto: un patrón cristalino de cuadrados, con cada átomo de sodio rodeado por cuatro átomos de cloro, o viceversa. En el caso del cloruro de litio, la capa estaría formada por anillos hexagonales -tres átomos de litio, tres de cloro- o por cadenas de átomos en zigzag, o ambas cosas.
Según los cálculos del equipo, el comportamiento inesperado surge en parte porque el confinamiento a nanoescala reduce la fuerza de interacción entre un átomo cargado -de sodio, litio o cloro- y las moléculas de agua que suelen formar una cáscara a su alrededor. Esa cáscara de hidratación normalmente impide que las partículas de carga opuesta, como el sodio y el cloro, se vuelvan a unir después de disolverse, pero no cuando están confinadas en un espacio nanoscópico, descubrieron los investigadores.
Zeng y sus compañeros de química computacional esperan que sus predicciones animen a otros investigadores a realizar experimentos que validen o cuestionen sus simulaciones.
Estas predicciones podrían servir de base para el diseño de dispositivos nanofluídicos que transporten átomos cargados para recrear la actividad neuronal, según Zeng.
Fuentes, créditos y referencias:
“Two-dimensional monolayer salt nanostructures can spontaneously
aggregate rather than dissolve in dilute aqueous solutions” by Wenhui
Zhao, Yunxiang Sun, Weiduo Zhu, Jian Jiang, Xiaorong Zhao, Dongdong Lin,
Wenwu Xu, Xiangmei Duan, Joseph S. Francisco and Xiao Cheng Zeng, 23
September 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-25938-0