El agua es única. Es una de las únicas sustancias que pueden estar presentes en la naturaleza al mismo tiempo que el sólido, el líquido y el gas al mismo tiempo (piense en hielo sólido sobre el estanque, que es líquido debajo mientras la tormenta flota en la parte superior de la cabeza). Es una de las únicas sustancias cuya forma sólida es menos densa que su líquido, por lo que el hielo flota.
Ahora los científicos de la Universidad de California San Diego han revelado una búsqueda importante de otra propiedad única: a alta presión y bajas temperaturas, el agua líquida se separa en dos etapas líquidas separadas, una alta densidad y una baja densidad. Su trabajo aparece Física de la naturaleza.
El profesor de química y bioquímica de UC San Diego opera en la intersección de la química, la física y la informática de Pashani para desarrollar modelos basados en los principios básicos de la física que pueden superar los problemas en la química. Utilizando técnicas de aprendizaje automático y algoritmos de la informática, su grupo puede crear un modelo molecular realista que las personas puedan medir experimentalmente.
“Nuestro modelo de agua es tan realista que casi puedes beberlo”, dijo Pasani.
La mayoría de los líquidos son los mismos: todos fluyen juntos y no pueden distinguir una molécula líquida de la siguiente. De hecho, esta es principalmente la verdad del agua. Sin embargo, en 1992, los investigadores tomaron la idea de que a cierta temperatura y presión, el agua líquida llegaría a un lugar importante, que ya no sería compatible.
El equipo de Pacen realizó una imitación que reveló el punto importante en el que la temperatura es bastante baja (198 kalon o -103 fahrenheit) y la presión para el agua es lo suficientemente alta (1.250 entorno)
En este punto crítico, el agua muestra una duplicación salvaje entre las etapas de alta y baja densidad. Bajo esta presión, el agua vuelve a su fase de baja densidad. Además de eso, se mueve a una fase de densidad completamente alta. Esta es una tendencia inesperada que está emergiendo a nivel molecular.
Impulsado por datos, muchas habilidades físicas
La simulación de 1992 fue cruda. Desde entonces, los investigadores han tratado experimentalmente de crear esta separación sin precedentes, pero sin éxito. En las últimas tres décadas, el progreso realizado en el modelado computacional ha realizado una imitación más detallada y precisa posible, especialmente el advenimiento de una serie de habilidades físicas con datos, que se especializa en el grupo.
Muchos modelos de cuerpo (grupo MB), fabricados por el grupo Pasani, están entrenados en cálculos mecánicos cuánticos de alto nivel (impulsados por datos) y en lugar de calcular la energía de todo el sistema al mismo tiempo, crean energía en términos de contribuciones individuales (muchos cuerpos). Estas referencias se alimentan en el modelo de aprendizaje automático, que luego puede proporcionar imitación realista del agua durante toda la fase.
Pasani describe el modelo MB Pool de esta manera: una sola persona en la habitación se comporta de manera especial. Si alguien más ingresa a la habitación, el comportamiento de la primera persona cambia para ajustar a la otra persona. Si entra una tercera persona, los dos primeros cambios son dinámicos. A menos que haya muchas personas en la sala, la adición de otra no afecta el comportamiento de ninguna persona.
De esa manera funciona MB Pool. En la corta distancia, el cuántico tiene efectos mecánicos que modifican directamente la conducta de las moléculas de agua, ya que una persona afecta el comportamiento del otro. Sin embargo, a un cierto turno, sus efectos están en promedio en todo el sistema, ya que agregar a otra persona a la habitación previa a la hemorroidea no afecta el comportamiento de otra persona.
“La imitación mecánica cuántica puede ser extremadamente costosa”, dijo Paisani. “Esto es algo que los científicos de la competencia han soñado durante mucho tiempo”.
Sin embargo, el descubrimiento no fue fácil. Tomó casi dos años de no parpadeo utilizando las supercomputadoras más poderosas del mundo, incluidas algunas supercomputadoras poderosas en el mundo, para esta investigación, que es un pilar de la nueva escuela de computación, información y ciencias de datos de UC San Diego.
En el futuro, a medida que se desarrolla la tecnología, Pasni espera que esta investigación pueda usarse para diseñar líquidos artificiales que pasen por transferencias líquidas como el agua, pero pueden hacerlo en condiciones cotidianas. Los líquidos inseguros que pueden conducir a baja densidad se tratan de manera similar con el patrocinio y pueden usarse para atrapar la contaminación o aliviar el agua.
“La simulación tomó aproximadamente dos años, por lo que es un logro realmente interesante “, dijo Paisani”. Creo que nuestra estimación es muy realista. Ahora depende de los investigadores experimentales si nuestras predicciones son correctas o no. “
Actualmente, la regeneración de estas condiciones en el laboratorio sigue siendo un desafío. Sin embargo, la tecnología nodropolitana puede ofrecer una salida al formar pequeñas gotas de agua que producen una alta presión interna a través del estrés superficial, lo que potencialmente confirma el fenómeno.
Por ahora, este descubrimiento ofrece predicciones muy precisas, pero hasta ahora, los científicos de una tendencia han sido sospechosos, pero nunca se han observado directamente. Y cuando llegue ese día, puede cambiar nuestra forma de pensar sobre el agua.
Lista completa de autores: Yogwang XI, Sigbajournland Bore, Francisco Pasani (todos Yusi San Diego) y Francisco Scientorino (Sepanza University Roma).
Esta investigación fue parcialmente respaldada por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea (FA9550-20-1-0351) y la National Science Foundation (CHE230052).
