In una scoperta con implicazioni per argomenti quali i modelli climatici e la produzione di droga, la ricerca computazionale dell'Università di Princeton ha descritto un ulteriore passo nella precipitazione dei cristalli di sale. Credito:immagine dei ricercatori
Quando una goccia di spruzzi di mare cade su una roccia e si riscalda sotto il sole di mezzogiorno, il sale cristallizza e cade dall'acqua evaporante come un cristallo, contribuendo ad alimentare l'atmosfera terrestre e lasciando un delizioso chicco di spezie per la cena.
Ora, in una scoperta con implicazioni per tutto, dai modelli climatici alla produzione di droga, la ricerca computazionale dell'Università di Princeton ha dimostrato che il processo include un passaggio in più.
"Stavamo cercando di capire come i solidi escono dalla soluzione come cristalli, " disse Athanassios Panagiotopoulos, la professoressa Susan Dod Brown di ingegneria chimica e biologica e ricercatrice capo del progetto. "Questo accade quando si cerca di realizzare un componente farmaceutico, per ottenere l'ingrediente desiderato in forma pura. È anche rilevante per i processi atmosferici. Così, sia per applicazioni ambientali che per applicazioni tecnologiche, questo è un processo molto importante".
I risultati, pubblicato come articolo di copertina in Giornale di Fisica Chimica il 22 marzo, mostrano che quando i sali in una soluzione sovrasatura precipitano come cristalli, passano prima attraverso una breve fase intermedia. In questo primo rapido passaggio, gli ioni di sale nella soluzione formano ammassi disordinati che i ricercatori hanno chiamato "sale amorfo, " che rappresentano uno stato semicristallino. Quello stato dura tra 10 e 100 nanosecondi, solo miliardesimi di secondo, prima che i semicristalli inizino a riorganizzarsi in uno stato più ordinato come veri cristalli.
Il lavoro ha richiesto modelli computazionali complessi in esecuzione per diversi mesi per vedere come queste soluzioni si evolvono oltre le loro soglie di saturazione. I ricercatori ritengono che questo nuovo quadro consentirà agli scienziati di avere una migliore, quadro più accurato per i loro risultati sperimentali.
Oltre a Panagiotopoulos, cattedra di ingegneria chimica e biologica, la squadra includeva Hao Jiang, ex ricercatore post-dottorato in ingegneria chimica e biologica e ora presso l'Università della Pennsylvania; e Pablo Debenedetti, la classe del 1950 professore in ingegneria e scienze applicate e preside per la ricerca di Princeton.
