L’applicazione di campi elettrici riduce l’entropia dell’acqua

Ricercatori dell’Istituto per i processi chimico-fisici del CNR di Messina, in collaborazione con l’Arizona State University e l’Università degli Studi di Messina, hanno fatto un importante passo avanti nella comprensione delle proprietà termodinamiche dell’acqua. Utilizzando simulazioni al supercomputer, hanno dimostrato che l’applicazione di intensi campi elettrici è in grado di ridurre l’entropia dell’acqua.

Le proprietà dell’acqua rivestono un ruolo fondamentale nei processi fisici e chimici cruciali per gli organismi viventi. Sebbene sia noto che il comportamento della materia a livello molecolare è governato da interazioni tra campi elettrici locali intensi, fino ad oggi era poco chiaro l’effetto di tali campi sulla termodinamica dell’acqua.

Lo studio, pubblicato sul Journal of Chemical Physics (rivista dell’American Institute of Physics) che gli ha dedicato la copertina, ha utilizzato sofisticate simulazioni al calcolatore per dimostrare che, sotto l’azione di campi elettrici intensi, le molecole d’acqua tendono ad allinearsi e ad assumere orientamenti preferenziali paralleli alle linee di campo. Ciò porta alla formazione di strutture di legame idrogeno lungo una direzione diagonale rispetto all’asse del campo.

Attraverso queste simulazioni, i ricercatori hanno potuto creare per la prima volta delle “mappe tridimensionali” dell’entropia del sistema, rivelando che l’aumento dell’ordine molecolare provoca una misurabile diminuzione dell’entropia dell’acqua. Questo risultato avrà importanti implicazioni per una misurazione più accurata delle interazioni tra molecole nei processi biologici, come i fenomeni di “solvatazione”, in cui campi elettrici simili determinano la selettività e la funzionalità dei processi e delle molecole.