Científicos bahienses reformularon una ecuación de 200 años sobre el comportamiento del agua

Dos investigadores bahienses de la Universidad Nacional del Sur y el CONICET lograron reformular una ecuación utilizada desde hace más de dos siglos para explicar cómo se comporta el agua cuando entra en contacto con una superficie. El avance, desarrollado por Gustavo Appignanesi y Nicolás Loubet, fue publicado en Journal of the American Chemical Society, una de las principales revistas científicas del mundo en el área de la química.

El trabajo permite comprender, a nivel molecular, por qué una gota de agua se esparce sobre algunos materiales y en otros se mantiene compacta, como ocurre sobre superficies impermeables o antiadherentes. Ese fenómeno, conocido como humectación, era descripto desde 1805 por la ecuación de Young, una formulación clásica de la física de superficies.

“Lo que determina esta ecuación es si un líquido en contacto con una superficie se va a esparcir sobre ella o no va a hacerlo. En el caso del agua esto es muy importante porque también se pregunta sobre la hidrofobicidad, es decir, si una superficie va a atraer al agua o si va a repelerla (hidrofobia)”, explicó Appignanesi, investigador principal del CONICET y docente del Departamento de Química de la UNS, en el programa Nunca es Tarde.

Hasta ahora, esa explicación era principalmente macroscópica: se observaba el ángulo de contacto que forma una gota sobre una superficie, pero no estaba claro cuál era el origen molecular de ese comportamiento.

“Se podía cuantificar, se podía medir, pero no se sabía por qué pasaba, no había una explicación molecular de cuál era el origen de este comportamiento”, señaló el científico.

Según explicó, el equipo estudió primero el agua pura y encontró una escala energética propia del líquido, vinculada con los puentes de hidrógeno, las interacciones que organizan su estructura molecular. El hallazgo permitió identificar un umbral que el agua exige para pasar de un comportamiento hidrofóbico a uno hidrofílico.

“Nosotros nos dimos cuenta de que en realidad sí pasa algo muy importante en la energética, es decir, que hay un umbral energético que hay que superar de modo tal de que el comportamiento pase a ser hidrofílico y el agua empiece a ser atraída por una superficie”, indicó.

Appignanesi sostuvo que el punto central del trabajo es que la humectación no depende solamente de las características del material sobre el que cae el agua, sino también de propiedades intrínsecas del propio líquido. Esa reformulación permite conectar el comportamiento observable de una gota con la física de sus moléculas.

El desarrollo, aclaró, forma parte de una línea de investigación de largo recorrido. “Hay preguntas que yo me hacía hace 20, 25 años sobre este tema y que recién estamos respondiendo ahora”, afirmó Appignanesi, quien destacó que se trata de un trabajo colectivo construido durante años por el grupo de investigación.

Las posibles aplicaciones abarcan campos diversos. Entre ellas, el diseño de fármacos capaces de interactuar mejor con proteínas, el estudio del autoensamblado de moléculas biológicas, la remediación de agua, la desalinización y el desarrollo de materiales nanoestructurados.

También mencionó posibles usos en sistemas de almacenamiento o amortiguación de energía, a partir de materiales metal-orgánicos nanoestructurados que trabajan con agua, una línea que se estudia en colaboración con grupos del exterior.

El investigador también puso el foco en el origen local del avance: tanto él como Loubet son bahienses y se formaron en la universidad pública. “Los logros son siempre colectivos y este es un logro de la universidad”, sostuvo.

Sobre el valor del hallazgo, Appignanesi lo definió como el cierre de un ciclo de muchos años de trabajo. “Desentrañarlo o correrle un poquito el velo a la naturaleza, encontrar algo así, es una satisfacción realmente muy grande”, afirmó.