Comportamiento del agua a escala nanométrica

En las membranas celulares, en torno al ADN y en muchas proteínas hay pequeñísimas cantidades de agua, pero la forma en que estas moléculas se comportan en ese entorno tiene poco que ver con la imagen que todos tenemos del líquido elemento y sigue sin estar clara. Ahora, utilizando técnicas basadas en láser que pueden detectar cambios en moléculas en escalas de tiempo de femtosegundos -la milbillonésima parte de un segundo-, investigadores españoles profundizan en el agua a escalas nanométricas. Han descubierto, por ejemplo, que cuantas menos moléculas 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 nanométrica, porque es como está en el organismo y en nanosistemas de interés para la nanotecnología", explica Douhal.

Lo que hicieron los investigadores fue meter el agua en nanopiscinas -micelas, estructuras esféricas de dimensiones nanométricas-, junto con una molécula espía elegida para revelar cambios en las moléculas de agua. La molécula espía es inducida por un láser a intercambiar protones con las moléculas de agua, y al hacerlo emite luz cuyo color y características dependen del número de moléculas del agua implicadas en el intercambio. "Al medir el movimiento de la molécula espía podemos conocer el cambio estructural y dinámico 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 así algo que puede parecer antiintuitivo: cuando hay tan pocas moléculas de agua, éstas se mueven muy mal, están rígidas, como "congeladas", explica Douhal. La razón es que están interactuando con las moléculas de la pared de la nanopiscina. Luego, "el agua empieza a comportarse de forma más líquida y finalmente se estabiliza", pero nunca alcanza el grado de fluidez que del agua a las escalas cotidianas.

Pero, además, los investigadores se han dado cuenta de que hallando la densidad del agua en este tipo de nanosistemas habrían llegado a la misma conclusión. La fórmula clásica, que divide masa por volumen, revela que la densidad del agua aumenta mucho al principio, cuando hay pocas moléculas, para después disminuir y por último estabilizarse. "Es llamativo, hemos recurrido a tecnología de vanguardia y resulta que una fórmula clásica, que no se había aplicado antes al agua a escala manométrica, nos da el mismo resultado", comenta Douhal.