L'acqua è un liquido onnipresente con molte proprietà altamente uniche. Il modo in cui risponde ai cambiamenti di pressione e temperatura può essere completamente diverso da altri liquidi, e queste proprietà sono essenziali per molte applicazioni pratiche e particolarmente per la vita come la conosciamo. Ciò che causa queste anomalie è stato a lungo una fonte di esplorazione scientifica, ma ora, un team internazionale di ricercatori che include Nicolas Giovambattista, un professore alla CUNY, ha dimostrato che l'acqua può esistere in due diversi stati liquidi, una scoperta che può spiegare molte delle proprietà anomale dell'acqua. La loro ricerca appare in un articolo pubblicato nel numero del 20 novembre della rivista Scienza .

"La possibilità che l'acqua potesse esistere in due diversi stati liquidi è stata proposta circa 30 anni fa, sulla base dei risultati ottenuti da simulazioni al computer, " disse Giovambattista. "Questa ipotesi controintuitiva è stata una delle questioni più importanti nella chimica e nella fisica dell'acqua, e uno scenario controverso sin dai suoi inizi. Questo perché gli esperimenti che possono accedere ai due stati liquidi in acqua sono stati molto impegnativi a causa della formazione di ghiaccio apparentemente inevitabile nelle condizioni in cui dovrebbero esistere i due liquidi".

Il solito stato "liquido" dell'acqua che tutti conosciamo corrisponde all'acqua liquida a temperature normali (circa 25 gradi C). Però, la carta mostra che l'acqua a basse temperature (circa -63 gradi C) esiste in due diversi stati liquidi, un liquido a bassa densità a basse pressioni e un liquido ad alta densità ad alte pressioni. Questi due liquidi hanno proprietà notevolmente diverse e differiscono del 20% in densità. I risultati implicano che in condizioni appropriate, l'acqua dovrebbe esistere come due liquidi immiscibili separati da un'interfaccia sottile simile alla coesistenza di olio e acqua.

Poiché l'acqua è una delle sostanze più importanti sulla Terra, il solvente della vita come la conosciamo, il suo comportamento di fase gioca un ruolo fondamentale in diversi campi, compresa la biochimica, clima, crioconservazione, criobiologia, scienza materiale, e in molti processi industriali in cui l'acqua funge da solvente, Prodotto, reagente, o impurità. Ne consegue che caratteristiche insolite nel comportamento di fase dell'acqua, come la presenza di due stati liquidi, può influenzare numerose applicazioni scientifiche e ingegneristiche.

"Rimane una questione aperta come la presenza di due liquidi possa influenzare il comportamento delle soluzioni acquose in generale, e in particolare, come i due liquidi possono influenzare le biomolecole in ambienti acquosi, "Ha detto Giovambattista. "Questo motiva ulteriori studi nella ricerca di potenziali applicazioni".

Giovambattista è membro del Dottorato di Fisica e Chimica. programmi alla CUNY.

La squadra internazionale, guidato da Anders Nilsson, professore di fisica chimica all'Università di Stoccolma, utilizzato esperimenti complessi e simulazioni al computer per dimostrare questa teoria. Gli esperimenti, descritto come "fantascientifico" da Giovambattista, sono stati eseguiti da colleghi dell'Università di Stoccolma in Svezia, Università POSTECH in Corea, PAL-XFEL in Corea, e il laboratorio nazionale dell'acceleratore SLAC in California. Le simulazioni al computer sono state eseguite da Giovambattista e Peter H. Poole, professore alla St. Francis Xavier University in Canada. Le simulazioni al computer hanno svolto un ruolo importante nell'interpretazione degli esperimenti poiché questi esperimenti sono estremamente complessi e alcuni osservabili non sono accessibili durante gli esperimenti.