Agua superiónica
El agua superiónica , también llamada hielo superiónico o hielo XVIII [1] es una fase del agua que existe a temperaturas y presiones extremadamente altas . En el agua superiónica, las moléculas de agua se rompen y los iones de oxígeno se cristalizan en una red uniformemente espaciada, mientras que los iones de hidrógeno flotan libremente dentro de la red de oxígeno. [2] Los iones de hidrógeno libremente móviles hacen que el agua superiónica sea casi tan conductora como los metales típicos, lo que la convierte en un conductor superiónico . [1] Es uno de los 19 cristalinos conocidosfases de hielo . El agua superiónica es distinta del agua iónica , que es un estado líquido hipotético caracterizado por una sopa desordenada de iones de hidrógeno y oxígeno.
Si bien se teorizó durante décadas, no fue hasta la década de 1990 que surgió la primera evidencia experimental del agua superiónica. La evidencia inicial provino de mediciones ópticas de agua calentada con láser en una celda de yunque de diamante, [3] y de mediciones ópticas de agua impactada por láseres extremadamente poderosos. [4] La primera evidencia definitiva de la estructura cristalina de la red de oxígeno en el agua superiónica provino de mediciones de rayos X en agua sometida a descargas láser que se informaron en 2019. [1]
Si estuviera presente en la superficie de la Tierra , el hielo superiónico se descomprimiría rápidamente . En mayo de 2019, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) pudieron sintetizar hielo superiónico, lo que confirmó que era casi cuatro veces más denso que el hielo normal. [5] Se teoriza que el agua superiónica está presente en los mantos de planetas gigantes como Urano y Neptuno. [6] [7]
A partir de 2013 [actualizar], se teoriza que el hielo superiónico puede poseer dos estructuras cristalinas. A presiones superiores a 50 GPa (7.300.000 psi), se predice que el hielo superiónico adquiriría una estructura cúbica centrada en el cuerpo . Sin embargo, a presiones superiores a 100 GPa (15.000.000 psi) se predice que la estructura cambiaría a una red cúbica centrada en las caras más estable . [8]
Demontis y col. hizo la primera predicción para el agua superiónica usando simulaciones clásicas de dinámica molecular en 1988. [9] En 1999, Cavazzoni et al. predijo que tal estado existiría para el amoníaco y el agua en condiciones como las que existen en Urano y Neptuno . [10] En 2005, Laurence Fried dirigió un equipo en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore para recrear las condiciones formativas del agua superiónica. Usando una técnica que involucra romper moléculas de agua entre diamantes y sobrecalentarlas con láseres , observaron cambios de frecuencia que indicaron que una transición de fasehabía tenido lugar. El equipo también creó modelos informáticos que indicaron que de hecho habían creado agua superiónica. [7] En 2013, Hugh F. Wilson, Michael L. Wong y Burkhard Militzer de la Universidad de California, Berkeley, publicaron un artículo que predecía la estructura de celosía cúbica centrada en la cara que emergería a presiones más altas. [8]
Marius Millot y sus colegas encontraron evidencia experimental adicional en 2018 al inducir una alta presión en el agua entre diamantes y luego electrocutar el agua con un pulso láser. [4] [11]
