Un estudio internacional ha demostrado que el agua puede convertirse en un superconductor y un superalmacén de energía, un trabajo que revela que cuando este elemento está confinado en espacios nanométricos desarrolla propiedades contradictorias.
El agua, cuando se confina en espacios de apenas uno o dos nanómetros, lo que equivale a una dimensión un millón de veces más pequeño que un milímetro, adquiere simultáneamente dos propiedades aparentemente contradictorias.
Por un lado, se vuelve extremadamente conductora de la electricidad, a niveles de líquidos superiónicos, pero al mismo tiempo desarrolla una capacidad gigantesca para almacenar energía eléctrica, comparable a la de los materiales ferroeléctricos.Este hallazgo, que desafía los principios de la física y la química conocidos hasta ahora y que abre la puerta a revolucionarias aplicaciones tecnológicas, es el resultado de una investigación internacional publicada en la revista Nature.
Este descubrimiento supone un giro respecto a una investigación previa del mismo equipo publicada por Science en 2018 y en la que observaron que el agua confinada se volvía eléctricamente muerta. La clave para conectar estos hallazgos opuestos reside en la anisotropía: las propiedades del agua confinada son radicalmente distintas según la dirección en la que se midan.
El estudio de 2018 midió las propiedades en perpendicular a las capas que la confinaban y el agua parecía inerte, mientras que el nuevo trabajo las ha medido en paralelo, revelando así su verdadero y asombroso potencial.La combinación en un mismo material -el agua- de una conductividad iónica extraordinariamente alta y una capacidad de almacenamiento de energía sin precedentes abre un horizonte de aplicaciones con un enorme potencial de impacto en múltiples campos.
Este comportamiento dual reúne las condiciones perfectas para una nueva generación de tecnologías que podrían aplicarse para el desarrollo de baterías y supercondensadores más pequeños, la creación de membranas para la desalinización y purificación del agua y el avance en biomedicina.Conseguir medir estas propiedades a una escala tan diminuta ha sido una auténtica proeza técnica por parte del equipo internacional responsable del estudio. Sin embargo, los datos experimentales obtenidos inicialmente por los investigadores no eran más que un conjunto de señales complejas y aparentemente ininteligibles.
El equipo internacional de este proyecto, en el que participa la española Universidad de Granada (UGR), está liderado por la Universidad de Manchester con la dirección de la profesora Laura Fumagalli y cuenta además con la participación del profesor Andre Geim, galardonado con el Premio Nobel de Física en 2010 por el descubrimiento del grafeno.
El investigador del Departamento de Matemática Aplicada de la UGR y miembro del grupo de investigación René Fábregas se ha encargado de desarrollar un sofisticado modelo matemático que ha actuado como la partitura capaz de dar coherencia y sentido a esa enorme cantidad de datos experimentales.
Su modelo ha permitido llegar a las conclusiones de este estudio, lo que, según un comunicado de la UGR, pone de relieve el papel esencial que desempeña la modelización matemática avanzada en la ciencia moderna.