Um cientista do Instituto de Ciência Molecular publicou um estudo que fornece informações sobre o intrigante fenômeno da desaceleração dinâmica na água super-resfriada, um passo essencial para a compreensão da transição vítrea em líquidos.



O estudo, "Desvendando a desaceleração dinâmica na água super-resfriada:O papel da desordem dinâmica nos movimentos de salto", explora os mecanismos microscópicos que governam o comportamento dinâmico da água quando ela é resfriada abaixo de seu ponto de congelamento sem formar gelo. O estudo foi publicado no The Journal of Chemical Physics .

Quando a água é super-resfriada, ela apresenta uma desaceleração dinâmica significativa sem quaisquer alterações estruturais aparentes. Nesta pesquisa, a dinâmica de salto das moléculas de água, que são processos elementares de mudanças estruturais, é estudada por meio de simulações de dinâmica molecular. Os resultados mostram que essas dinâmicas se desviam das estatísticas de Poisson esperadas devido à desordem dinâmica à medida que a temperatura diminui.

A desordem dinâmica refere-se à competição entre variáveis ​​lentas e os movimentos de salto das moléculas. O pesquisador identificou o deslocamento do quarto átomo de oxigênio mais próximo de uma molécula saltadora como a variável lenta que compete com o movimento do salto em temperaturas mais baixas. Este deslocamento ocorre num ambiente flutuante além da primeira concha de hidratação e afeta profundamente a dinâmica do salto.

À medida que a temperatura diminui, a dinâmica das moléculas de água torna-se cada vez mais lenta e intermitente, à medida que as moléculas ficam presas em domínios extensos, estáveis ​​e de baixa densidade. Com mais resfriamento, as interações entre as moléculas tornam-se mais cooperativas, aumentando a complexidade e a dimensionalidade da dinâmica do salto.

Esta pesquisa aprofunda nossa compreensão da água super-resfriada e fornece uma base para estudos futuros da dinâmica molecular de líquidos que se aproximam das transições vítreas. Os processos de transição vítrea são relevantes em uma ampla gama de aplicações.

Portanto, a aplicação dos métodos desenvolvidos neste estudo fornecerá informações sobre como o movimento lento de vários materiais pode levar a transições vítreas. Além disso, este estudo abre caminho para pesquisas futuras elucidarem a dinâmica complexa em outros sistemas, como as proteínas.