Os hidrogéis se formam minúsculos, poros cheios de água com diâmetros tão pequenos que estudos em nível molecular podem ser difíceis. Além disso, o movimento das moléculas de água e dos íons dissolvidos é tão rápido que é difícil acompanhá-los. Portanto, pouco se sabe sobre a dinâmica do movimento molecular dentro das estruturas do hidrogel. Os pesquisadores sintetizaram canais de gel e resolveram o movimento nesses canais. Eles descobriram que a dinâmica molecular era muito mais lenta em poros de hidrogel do que o que é comumente observado em soluções a granel. Dentro dos poros, o movimento molecular da água era uniforme, independentemente da localização dentro do poro. Contudo, o movimento dos íons dissolvidos era muito mais lento perto das fibras poliméricas que formam as estruturas dos poros.

Os hidrogéis têm muitos usos práticos potenciais. Esses usos variam de aplicações biomédicas, como engenharia de tecidos, curativos, e lentes de contato, a materiais para membranas de separação em super adsorventes e dispositivos de armazenamento de energia. Infelizmente, pouco se sabe sobre os géis. Esta pesquisa oferece insights sobre o movimento da água e dos íons dissolvidos que podem um dia levar a projetos melhores de hidrogel.

Com usos potenciais que variam de curativos a dispositivos de armazenamento de energia, os hidrogéis são um material promissor. Os hidrogéis consistem em água e íons aprisionados em uma rede 3-D de poros. Em termos de tamanho geral, os hidrogéis são particularmente compactos porque grande parte de sua estrutura consiste nas moléculas de água localizadas dentro deles. Esses géis são fáceis de fabricar, e na natureza, estruturas biológicas de hidrogel podem se formar dentro e fora das células. Contudo, os cientistas não têm uma visão detalhada do movimento da água e dos íons dissolvidos dentro dos poros do hidrogel em nível molecular.

Agora, uma equipe de pesquisadores assumiu esses géis. Eles descobriram que água e solutos (especificamente, selenocianato (SeCN‒)) se comportam de maneira diferente dentro dos poros gelatinosos do que na água a granel. Isso é, os poros mudam a dinâmica e as interações da água e do soluto. Por exemplo, eles descobriram que a rede formada por um grupo de moléculas de água se reorganiza em um ritmo mais lento quando localizada dentro dos poros.

Eles também descobriram que a dinâmica da rede de água é a mesma em qualquer local dentro do poro. Para íons dissolvidos, este não é o caso porque a dinâmica correspondente desacelera próximo às paredes dos poros. Essas dinâmicas são desafiadoras para estudar em hidrogéis porque os poros são muito pequenos e os movimentos são muito rápidos. Esta pesquisa oferece insights sobre como a água e os íons se movem nos poros do gel. Um dia, esta informação pode levar a melhores designs de hidrogel.