p Desde gotas de chuva rolando da superfície cerosa de uma folha de nenúfar até a eficiência das membranas de dessalinização, as interações entre as moléculas de água e as superfícies "hidrofóbicas" repelentes de água estão ao nosso redor. A interação se torna ainda mais intrigante quando uma fina camada de água fica imprensada entre duas superfícies hidrofóbicas, Pesquisadores da KAUST mostraram. p No início dos anos 1980, os pesquisadores notaram pela primeira vez um efeito inesperado quando duas superfícies hidrofóbicas foram lentamente colocadas juntas na água. "Em algum ponto, as duas superfícies de repente pulariam em contato - como dois ímãs sendo unidos, "diz Himanshu Mishra do Centro de Dessalinização e Reutilização de Água da KAUST. O laboratório de Mishra investiga a água em todas as escalas de comprimento, da redução do consumo de água na agricultura, às propriedades das moléculas individuais de água.

p Os pesquisadores não conseguiram explicar o fenômeno no nível molecular, então em 2016, Mishra organizou uma conferência KAUST sobre o assunto. "Reunimos líderes na área - experimentalistas e teóricos - levando a intensos debates sobre a compreensão das forças de superfície hidrofóbicas, " ele diz.

p Parte do desafio era que a interação hidrofóbica é exclusiva da água. "Obter insights por meio de outros líquidos ou adicionar co-solventes à água não é viável:a interação é drasticamente reduzida ou perdida, "explica Buda Shrestha, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Mishra.

p Inspirado pela conferência, Mishra teve a ideia de comparar a água comum com a "água pesada, "em que os átomos de hidrogênio são substituídos por um isótopo de hidrogênio mais pesado chamado deutério.

p "Nossas medições de força de superfície revelaram que a força atrativa sempre foi aproximadamente 10 por cento maior em H ₂ O do que em D ₂ O, "diz Sreekiran Pillai, um Ph.D. estudante no laboratório de Mishra. Colaborando com Tod Pascal na Universidade da Califórnia em San Diego, a equipe apresentou uma explicação.

p Quanto menor um objeto, quanto menos estritamente ele é governado pelas leis da física clássica e mais está sujeito aos efeitos quânticos. O minúsculo átomo de hidrogênio é um objeto quântico, às vezes se comportando como uma partícula, às vezes mais como uma onda. Deutério, duas vezes mais pesado que o hidrogênio, está menos sujeito a efeitos quânticos. A consequência é que D ₂ O é menos desestabilizado do que H ₂ O quando pressionado entre duas superfícies hidrofóbicas e as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água se quebram.

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p A descoberta pode ter implicações práticas, Mishra diz. "Por exemplo, essas descobertas podem ajudar no desenvolvimento de plataformas nanofluídicas para separação molecular. "

p "Este é um trabalho muito impressionante que mostra como os efeitos nucleares quânticos na água se tornam substanciais em nanoescala, "explica a Professora Mischa Bonn, diretor do Instituto Max Planck de Pesquisa de Polímeros. “Os resultados mostram que ainda há muito o que aprender sobre a água em nível fundamental, ainda com relevância direta para água confinada em nanoescala em, por exemplo, nanoporos usados ​​para purificação e dessalinização de água. "