Conforme os métodos analíticos se tornam mais sofisticados, modelos científicos existentes são continuamente reavaliados. O mais recente a passar por escrutínio é a maneira como as moléculas se organizam na superfície de um volume de água salgada.
Pesquisadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, e do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros, na Alemanha, descobriram que partículas carregadas eletricamente, ou íons, não estão ativos na superfície da solução, como se acreditava anteriormente – em vez disso, estão localizados numa camada abaixo da superfície.
A descoberta demandará uma revisão dos modelos em livros didáticos, como explica um comunicado de imprensa da Universidade de Cambridge.
“Nossa pesquisa mostra que a superfície de soluções eletrolíticas simples possui uma distribuição iônica diferente do que se presumia anteriormente, e que a camada subsuperficial enriquecida de íons determina a organização da interface”, afirma o químico teórico Yair Litman, da Universidade de Cambridge.
Para chegar a essa descoberta, a equipe utilizou uma versão aprimorada de uma técnica de radiação a laser chamada vibrational sum-frequency generation (VSFG), que mede vibrações moleculares em escalas mínimas com notável precisão.
Em conjunto com modelos baseados em redes neurais, essa técnica avançada permitiu que os pesquisadores identificassem se os íons na superfície eram positivamente carregados (cátions) ou negativamente carregados (ânions).
Além de detectar a camada subsuperficial de íons, o novo estudo também mostra que estes íons podem estar orientados tanto para cima quanto para baixo – referindo-se à real disposição física das moléculas – e não apenas numa única direção.
“No topo, existem algumas camadas de água pura, seguidas por uma camada rica em íons e, por fim, a solução salina em maior volume”, explica Litman.
De forma simplificada, o experimento revela o que acontece nas fronteiras da maioria das soluções eletrolíticas líquidas simples. O arranjo molecular determina como elas reagirão com o que está ao redor.
Um entendimento profundo dessas camadas e sua organização pode contribuir para diversos outros modelos – como os utilizados para a superfície do oceano, por exemplo, essenciais para prever os efeitos das mudanças climáticas na atmosfera.
Além de ampliar nossa compreensão sobre o mundo ao nosso redor, os pesquisadores sugerem que seus achados também podem auxiliar no desenvolvimento de tecnologias que combinem sólidos e líquidos – incluindo baterias.
“Esses tipos de interfaces são comuns em todo o planeta, portanto, estudá-las não só aprimora nosso conhecimento fundamental, mas também pode resultar em melhores dispositivos e tecnologias”, diz o físico molecular Mischa Bonn, do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros.
“Estamos aplicando estes mesmos métodos para estudar interfaces sólido/líquido, que podem ter aplicações potenciais em baterias e armazenamento de energia.”
A pesquisa foi publicada na revista Nature Chemistry.
O artigo foi publicado originalmente por David Nield na ScienceAlert.
