Dalla creazione di una singola goccia al flusso di un fiume e al ciclo idrologico del mondo:come l'acqua si lega insieme, e su diverse superfici, ha conseguenze di vasta portata. Esaminando l'acqua attraverso una nuova lente, un gruppo di scienziati ha ridefinito come funziona questo effetto di legame a livello della molecola più piccola.

Ad oggi, gli scienziati hanno creduto che sottili film d'acqua crescano strato per strato per formare goccioline liquide riconoscibili. Però, visualizzando gocce d'acqua di dimensioni nanometriche in azione, un nuovo studio pubblicato su Progressi scientifici ha ribaltato questo modello tradizionale.

Mappando nanogoccioline su singole particelle minerali, un gruppo di ricercatori dell'Università di Umeå, La Yale University e il Pacific Northwest National Laboratory hanno scoperto che la "crescita" dell'acqua inizia prima vicino ai bordi difettosi dei minerali. Quindi, si formano pellicole d'acqua più spesse, prima che la tensione superficiale prenda il sopravvento per inghiottire la superficie minerale e formare goccioline d'acqua familiari.

Per fare le loro scoperte, il team ha utilizzato un nuovo cocktail di microscopia a forza atomica (AFM) e laser a infrarossi presso l'Environmental Molecular Sciences Laboratory presso il Pacific Northwest National Laboratory.

"Questa è la prima volta che siamo stati in grado di vedere le goccioline d'acqua direttamente su scala nanometrica, e con nostra sorpresa abbiamo riscontrato un effetto di legame selettivo ai bordi dei difetti delle nanoparticelle minerali, "dice Sibel Ebru Yalcin, ricercatore che lavora nel Malvankar Lab di Yale, e il primo autore dello studio.

"Guardando a questa importante domanda in un modo nuovo, e su scala nanometrica, ha davvero risolto un antico mistero su come l'acqua si leghi ai minerali", dice il professor Jean-François Boily, massimo esperto in chimica delle superfici minerali presso l'Università di Umeå.

Il suo laboratorio ha concepito questo progetto e ha avuto accesso alle strutture di imaging del Laboratorio di Scienze Molecolari Ambientali. Il gruppo di Umeå sta ora utilizzando queste nuove scoperte per esplorare come questo legame selettivo dell'acqua influenzi i processi naturali che avvengono nel suolo e nell'atmosfera.