p É um fato bem conhecido que a água, ao nível do mar, começa a ferver a uma temperatura de 212 graus Fahrenheit, ou 100 graus Celsius. E os cientistas há muito observam que, quando a água está confinada em espaços muito pequenos, seus pontos de ebulição e congelamento podem mudar um pouco, geralmente caindo cerca de 10 C ou mais. p Mas agora, uma equipe do MIT descobriu um conjunto completamente inesperado de mudanças:dentro dos menores espaços - em nanotubos de carbono cujas dimensões internas não são muito maiores do que algumas moléculas de água - a água pode congelar sólida mesmo em altas temperaturas que normalmente a colocariam em ebulição.

p A descoberta ilustra como até mesmo materiais muito familiares podem mudar drasticamente seu comportamento quando presos dentro de estruturas medidas em nanômetros, ou bilionésimos de um metro. E a descoberta pode levar a novos aplicativos, como, essencialmente, fios cheios de gelo - que aproveitam as propriedades elétricas e térmicas exclusivas do gelo, enquanto permanecem estáveis ​​em temperatura ambiente.

p Os resultados estão sendo divulgados hoje no jornal Nature Nanotechnology , em um artigo de Michael Strano, o Carbon P. Dubbs Professor em Engenharia Química no MIT; pós-doutorado Kumar Agrawal; e três outros.

p "Se você confinar um fluido a uma nanocavidade, você pode distorcer seu comportamento de fase, "Strano diz, referindo-se a como e quando a substância muda entre sólido, líquido, e fases gasosas. Tais efeitos eram esperados, mas a enorme magnitude da mudança, e sua direção (aumentando em vez de diminuir o ponto de congelamento), foram uma surpresa completa:em um dos testes da equipe, a água solidificou a uma temperatura de 105 C ou mais. (A temperatura exata é difícil de determinar, mas 105 C foi considerado o valor mínimo neste teste; a temperatura real poderia ter sido tão alta quanto 151 C.)

p "O efeito é muito maior do que qualquer um esperava, "Strano diz.

p Acontece que a maneira como o comportamento da água muda dentro dos minúsculos nanotubos de carbono - estrutura a forma de um canudo de refrigerante, feito inteiramente de átomos de carbono, mas apenas alguns nanômetros de diâmetro - depende crucialmente do diâmetro exato dos tubos. "Estes são realmente os menores canos que você poderia imaginar, "Strano diz. Nos experimentos, os nanotubos foram deixados abertos em ambas as extremidades, com reservatórios de água em cada abertura.

p Mesmo a diferença entre nanotubos de 1,05 nanômetro e 1,06 nanômetro de diâmetro fez uma diferença de dezenas de graus no ponto de congelamento aparente, os pesquisadores descobriram. Essas diferenças extremas eram completamente inesperadas. "Todas as apostas estão canceladas quando você fica muito pequeno, "Strano diz." É realmente um espaço inexplorado. "

p Em esforços anteriores para compreender como a água e outros fluidos se comportariam quando confinados em espaços tão pequenos, "houve algumas simulações que mostraram resultados realmente contraditórios, ", diz ele. Parte da razão para isso é que muitas equipes não foram capazes de medir os tamanhos exatos de seus nanotubos de carbono com tanta precisão, sem perceber que essas pequenas diferenças poderiam produzir resultados tão diferentes.

p Na verdade, é surpreendente que a água entre nesses tubos minúsculos em primeiro lugar, Strano diz:Os nanotubos de carbono são considerados hidrofóbicos, ou repelente de água, portanto, as moléculas de água devem ter dificuldade em entrar. O fato de eles conseguirem entrar permanece um pouco misterioso, ele diz.

p Strano e sua equipe usaram sistemas de imagem altamente sensíveis, usando uma técnica chamada espectroscopia vibracional, que poderia rastrear o movimento da água dentro dos nanotubos, tornando assim o seu comportamento sujeito a uma medição detalhada pela primeira vez.

p A equipe pode detectar não apenas a presença de água no tubo, mas também sua fase, ele diz:"Podemos dizer se é vapor ou líquido, e podemos dizer se está em uma fase rígida. "Embora a água definitivamente entre em uma fase sólida, a equipe evita chamá-lo de "gelo" porque esse termo implica um certo tipo de estrutura cristalina, que eles ainda não foram capazes de mostrar conclusivamente existe nesses espaços confinados. "Não é necessariamente gelo, mas é uma fase de gelo, "Strano diz.

p Porque esta água sólida não derrete até bem acima do ponto de ebulição normal da água, deve permanecer perfeitamente estável indefinidamente em condições de temperatura ambiente. Isso o torna um material potencialmente útil para uma variedade de aplicações possíveis, ele diz. Por exemplo, deveria ser possível fazer "fios de gelo" que estariam entre os melhores portadores conhecidos de prótons, porque a água conduz prótons pelo menos 10 vezes mais prontamente do que os materiais condutores típicos. "Isso nos dá fios de água muito estáveis, à temperatura ambiente, " ele diz.