Un rendering a livello atomico di cloruro di sodio (a sinistra), l'ingrediente principale del sale da cucina, e cloruro di litio (a destra). Una nuova ricerca di Xiao Cheng Zeng e altri del Nebraska ha suggerito che, quando confinato in uno spazio nanoscopico, gli atomi di sodio (blu scuro) e di cloro (azzurro) possono riassemblarsi dopo essere stati dissolti. Il litio (rosa) e gli atomi di cloro possono fare lo stesso, secondo le simulazioni del team. Credito:Scott Schrage | Comunicazione universitaria
Qualsiasi cuoco degno di questo nome sa che un goccio di quella roba, che consiste principalmente nel composto di cloruro di sodio, si dissolverà quando lasciata cadere in una pentola di acqua a temperatura ambiente.
Ma come chimico che ha trascorso decenni a ricercare come si comportano le sostanze quando sono confinate in spazi infinitesimali, Xiao Cheng Zeng del Nebraska sa anche che ciò che accade alla macroscala non vale necessariamente alla nanoscala.
Zeng e i suoi colleghi hanno recentemente eseguito simulazioni al computer per determinare come il cloruro di sodio e il suo cugino salato, cloruro di litio, potrebbe rispondere quando immerso in un flusso d'acqua nanoscopico delimitato da due lisci, pareti idrorepellenti.
Quelle simulazioni prevedevano qualcosa di estremamente controintuitivo. Dopo essersi inizialmente sciolto nell'acqua, l'accusato, atomi dispersi casualmente sia di sodio che di cloruro di litio si riassemblano spontaneamente in strati 2D, secondo le simulazioni. Nel caso del cloruro di sodio, quello strato sarebbe identico al suo solido, stato pre-disciolto:un reticolo cristallino di quadrati, con ogni atomo di sodio circondato da quattro atomi di cloro, o vice versa. Per il cloruro di litio, lo strato comprenderebbe anelli esagonali:tre atomi di litio, tre cloro—o catene a zigzag degli atomi, o entrambi.
Sulla base dei calcoli del team, il comportamento inaspettato emerge in parte perché il confinamento su scala nanometrica riduce la forza di interazione tra un atomo carico:sodio, litio o cloro e le molecole d'acqua che in genere formano un guscio attorno ad esso. Quel guscio di idratazione normalmente mantiene particelle con carica opposta, come sodio e cloro, dal riassemblaggio dopo la dissoluzione, ma non quando confinato in uno spazio nanoscopico, i ricercatori hanno scoperto.
Zeng e i suoi colleghi chimici computazionali sperano che le loro previsioni incoraggino altri ricercatori a condurre esperimenti che convalidino o mettano in discussione le loro simulazioni.
Queste previsioni potrebbero alla fine informare la progettazione di dispositivi nanofluidici che trasportano atomi carichi per ricreare l'attività neuronale, ha detto Zeng.
