Comportamiento del agua a escala nanom¨¦trica

En las membranas celulares, en torno al ADN y en muchas prote¨ªnas hay peque?¨ªsimas cantidades de agua, pero la forma en que estas mol¨¦culas se comportan en ese entorno tiene poco que ver con la imagen que todos tenemos del l¨ªquido elemento y sigue sin estar clara. Ahora, utilizando t¨¦cnicas basadas en l¨¢ser que pueden detectar cambios en mol¨¦culas en escalas de tiempo de femtosegundos -la milbillon¨¦sima parte de un segundo-, investigadores espa?oles profundizan en el agua a escalas nanom¨¦tricas. Han descubierto, por ejemplo, que cuantas menos mol¨¦culas de H

2O hay, peor se difunden en el medio en que se encuentran, como si el agua se volviera viscosa.

El trabajo, del grupo de Abderrazzak Douhal (Universidad de Castilla-La Mancha), se publica en The Journal of Physical Chemistry B. "Es interesante medir el comportamiento del agua a escala nanom¨¦trica, porque es como est¨¢ en el organismo y en nanosistemas de inter¨¦s para la nanotecnolog¨ªa", explica Douhal.

Lo que hicieron los investigadores fue meter el agua en nanopiscinas -micelas, estructuras esf¨¦ricas de dimensiones nanom¨¦tricas-, junto con una mol¨¦cula esp¨ªa elegida para revelar cambios en las mol¨¦culas de agua. La mol¨¦cula esp¨ªa es inducida por un l¨¢ser a intercambiar protones con las mol¨¦culas de agua, y al hacerlo emite luz cuyo color y caracter¨ªsticas dependen del n¨²mero de mol¨¦culas del agua implicadas en el intercambio. "Al medir el movimiento de la mol¨¦cula esp¨ªa podemos conocer el cambio estructural y din¨¢mico del agua en la nanopiscina", explica Douhal.

La clave del trabajo estuvo en introducir muy poco a poco el agua en las nanopiscinas. Pudieron observar as¨ª algo que puede parecer antiintuitivo: cuando hay tan pocas mol¨¦culas de agua, ¨¦stas se mueven muy mal, est¨¢n r¨ªgidas, como "congeladas", explica Douhal. La raz¨®n es que est¨¢n interactuando con las mol¨¦culas de la pared de la nanopiscina. Luego, "el agua empieza a comportarse de forma m¨¢s l¨ªquida y finalmente se estabiliza", pero nunca alcanza el grado de fluidez que del agua a las escalas cotidianas.

Pero, adem¨¢s, los investigadores se han dado cuenta de que hallando la densidad del agua en este tipo de nanosistemas habr¨ªan llegado a la misma conclusi¨®n. La f¨®rmula cl¨¢sica, que divide masa por volumen, revela que la densidad del agua aumenta mucho al principio, cuando hay pocas mol¨¦culas, para despu¨¦s disminuir y por ¨²ltimo estabilizarse. "Es llamativo, hemos recurrido a tecnolog¨ªa de vanguardia y resulta que una f¨®rmula cl¨¢sica, que no se hab¨ªa aplicado antes al agua a escala manom¨¦trica, nos da el mismo resultado", comenta Douhal.