Una nueva técnica de microscopía ha permitido acercarse aún más a esta reacción química
Llevar agua donde no la hay. Ya sea en lugares áridos o aquellos que sufren la sequía, o en una misión espacial, son numerosas las circunstancias en las que “fabricar” agua, juntar átomos de oxígeno e hidrógeno para formar H2O, resultaría de gran ayuda. En la teoría esto es posible, pero la práctica es otra cosa.
Por ahora.
Testigos de la unión. Porque un equipo liderado por investigadores de la Northwestern University ha logrado observar a escala nanoscópica y en tiempo real la unión de átomos de oxígeno e hidrógeno para formar moléculas de agua. El equipo logró captar las imágenes en un video con una resolución de tan solo 0,102 nanómetros.
Paladio. El experimento tenía como objetivo estudiar al detalle el rol del paladio como catalizador de la reacción química mediante la cual átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse para formar monóxido de dihidrógeno o H2O. La molécula del agua.
Según explica el equipo responsable del estudio, conocer cómo el paladio ejerce su influencia era hasta ahora algo extremadamente difícil debido a que el estudio de la reacción requería combinar visualizaciones directas con un análisis estructural a escala atómica. Es precisamente lo que consiguieron.
0,102 nanómetros. El equipo logró visualizar las muestras de este gas contenido a presión atmosférica con una resolución de 0,102 nanómetros, un paso significativo respecto a experimentos anteriores en los que se había logrado una resolución de “solo” 0,236 nanómetros.
El equipo utilizó una membrana cristalina untrafina desarrollada para el experimento. Esta membrana aguantaba las moléculas de gas en una serie de nanoreactores dispuestos hexagonalmente (como un panal de abejas, explican) que permitía la observación en mircoscopios de electrones de transmisión de alto vacío.
Los detalles metodológicos fueron publicado en un artículo en la revista Science Advances, mientras que los pormenores del estudio en moléculas de agua fueron publicados en un segundo artículo en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Burbujas diminutas. Al observar la reacción, lo primero que vieron fue la entrada en el paladio de los átomos de hidrógeno. Estas “expandían la estructura cuadriculada de la red”, señalaba el equipo.
Después observaron, lo sin cierta incredulidad añaden, la formación de pequeñísimas burbujas de agua sobre la superficie del paladio. Las que podrían ser las burbujas más diminutas jamás vistas.
Salir de la incredulidad. Para contrastar que, efectivamente, se trataba de agua, el equipo recurrió a una técnica llamada espectroscopía de pérdida de energía de electrones. Esta se centra en la energía liberada por los electrones dispersados en la reacción y permitió al equipo identificar el agua de estas burbujas.
Del desierto al espacio. El agua es un nutriente esencial, quizá el más importante para permitir que nuestro cuerpo continúe funcionando. Las sequías y la aridificación generan una temible presión sobre nuestros sistemas hídricos que acarrea problemas para los cultivos y para nuestra salud. Y es que la escasez de agua nos obliga a recurrir a fuentes menos saludables, aumentando el riesgo de contraer enfermedades infecciosas.
El agua también es fundamental en las misiones espaciales. Misiones de larga duración como la de la Estación Espacial Internacional requieren complejos sistemas de reciclado de aguas. Pero al menos la estación tiene la ventaja de la proximidad: llevar agua a la Luna o a Marte requiere un coste notablemente mayor.
Ahora, cualquiera que sea el contexto, el sueño de “fabricar” agua de forma eficaz y eficiente está un poco más cerca de convertirse en realidad.
Imagen | Liu, Koo, et al. (2024)/ Yusuf P
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