El estado sólido del agua resulta ser mucho menos simple de lo que parece
El hielo puede parecer familiar en una bandeja del congelador o en un lago invernal, pero los físicos lo están tratando cada vez más como uno de los materiales más sorprendentes de la naturaleza. Según un nuevo informe de Quanta Magazine, los científicos han identificado tres tipos nuevos de hielo solo en el último año, incluidos dos de las fases de hielo más complejas observadas hasta ahora. Los descubrimientos amplían un catálogo en crecimiento que ya incluye más de 20 fases conocidas de hielo cristalino.
La historia no es solo que existan muchos tipos de hielo. Es que el agua parece capaz de organizarse por sí misma en una gama extraordinaria de estructuras sólidas bajo distintas condiciones. Los investigadores afirman ahora que simulaciones por computadora han predicho decenas de miles de formas posibles de hielo. Eso no significa que todas vayan a encontrarse en el laboratorio o en la naturaleza, pero sí sugiere que los científicos han estado trabajando con un espacio de fases mucho más rico de lo que permitían las suposiciones anteriores.
Por qué el hielo sigue sorprendiendo a los físicos
La razón está en la geometría del agua. Quanta describe cada molécula de agua como un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno, con dos pares de electrones libres que extienden la forma efectiva de la molécula en algo con cuatro brazos separados por fuerzas electromagnéticas. Esa estructura le da al agua una flexibilidad inusual para organizarse en arreglos cristalinos repetitivos.
En el hielo ordinario, esas moléculas forman una estructura hexagonal espaciosa. Ese arreglo abierto hace que el hielo común sea menos denso que el agua líquida, razón por la cual el hielo flota y los lagos se congelan de arriba hacia abajo. Pero bajo presión, el agua puede comprimirse en patrones muy distintos. Cambia la temperatura, cambia la presión o cambia la rapidez con que se aplican esas condiciones, y las moléculas pueden asentarse en nuevos estados cristalinos.
Marius Millot, del Lawrence Livermore National Laboratory, le dijo a Quanta que incluso cambios sutiles en la forma en que se comprime el agua pueden revelar un comportamiento completamente inesperado. Ese comentario ayuda a explicar por qué el campo se ha acelerado. A medida que los investigadores mejoran las técnicas experimentales y abandonan supuestos anteriores, están descubriendo estructuras que antes quedaban ocultas por la dificultad de producirlas o detectarlas.
