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 separan 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 que se mueven libremente 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 del 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 golpeada por láseres extremadamente potentes. [4] La primera evidencia definitiva de la estructura cristalina de la red de oxígeno en agua superiónica provino de mediciones de rayos X en agua tratada con 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 y confirmaron que es 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 adoptaría 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 la cara más estable . [8]
Demontis et al. hizo la primera predicción para agua superiónica utilizando simulaciones de dinámica molecular clásica en 1988. [9] En 1999, Cavazzoni et al. predijo que tal estado existiría para el amoníaco y el agua en condiciones como las existentes 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 supercalentarlos con láser , observaron cambios de frecuencia que indicaron que una transición de fasehabía tenido lugar. El equipo también creó modelos informáticos que indicaban que efectivamente 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 en el que predecían la estructura de red cúbica centrada en las caras que surgiría 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 los diamantes y luego golpear el agua con un pulso láser. [4] [11]
