imagen cabecera institucion

Noticias

Investigadores del ICMA y del ISQCH abren nuevos campos de aplicación a los materiales moleculares no porosos

Demuestran experimentalmente el mecanismo de Grotthuss, admitido durante más de 200 años para explicar la alta movilidad del ión hidrógeno en el agua

La portada de la revista científica química Angewandte Chemie publica este estudio, calificado como “Hot paper” por los editores

(Zaragoza, lunes, 16 de diciembre de 2013). La revista científica química Angewandte Chemie destaca como “Hot paper” y lo selecciona para su portada el trabajo realizado por el equipo de investigación de Larry Falvello, Fernando Palacio y Elena Forcén-Vázquez, del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón, ICMA (CSIC-UZ) y de Milagros Tomás, del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea, ISQCH (CSIC-UZ), en colaboración con investigadores de los centros de neutrones ANSTO (Sydney, Australia) e ILL (Grenoble, Francia), donde este resultado ha sido escogido como uno de los más significativos del año 2013. La revista científica Angewandte Chemie destaca la trascendencia de este trabajo que demuestra el mecanismo de Grotthuss y abre una nueva vía para el desarrollo de nuevas aplicaciones de los materiales moleculares no porosos.

El movimiento de agua y protones, incluyendo el transporte en espacios cerrados, ha sido objeto de estudio desde hace tiempo. Fue en el año 1806 cuando Theodor Grotthuss propuso una teoría para explicar la electrolisis del agua. Partiendo de las ideas de Grotthuss, los científicos de sucesivas generaciones desarrollaron la teoría, según la cual, los protones se movían de una molécula a la siguiente, a lo largo de una cadena de moléculas de agua unidas por enlaces de hidrógeno, de manera que no tenía lugar una transferencia directa del protón de un extremo a otro de la cadena, sino de una molécula a la siguiente.

Estos movimientos tienen importantes implicaciones tanto a nivel biológico como tecnológico por lo que se investigan dentro de disciplinas tales como la química, la física, la biología y la ingeniería química. A nivel biológico se pueden mencionar las acuaporinas, también conocidas por “canales de agua”, que son proteínas que forman poros en las membranas de las células biológicas dejando pasar el agua dentro y fuera de las células de forma selectiva.

En un campo muy diferente como es el tecnológico, las pilas de hidrógeno de membrana polimérica producen energía sin utilizar combustibles fósiles y, por lo tanto, sin originar CO2, lo que hace que sean de gran interés, entre otros, para las grandes empresas automovilísticas. El Nafion, que es una de las membranas más utilizadas en la actualidad, posee también canales de agua que si bien facilitan la conducción del hidrógeno, no permiten temperaturas mayores de 100 ºC.

Los resultados obtenidos por los investigadores del ICMA, del ISQCH, del ANSTO y del ILL han demostrado que, con los materiales moleculares, es posible conseguir que los átomos de hidrógeno “pasen” a través de un sólido sin la existencia de canales específicos para ello. Este mecanismo se puede asimilar a los pasos que realizan los bailarines de ballet. Una de las dos fases del mecanismo es la rotación de la molécula de agua, que se asemeja a una suave pirueta de una bailarina, y la otra fase corresponde al paso del átomo de hidrógeno de una molécula de agua a la siguiente semejante al salto de un bailarín. Gracias a este descubrimiento se abre un mundo de aplicaciones para materiales moleculares aunque no tengan canales de agua, al mismo tiempo que permite un conocimiento más profundo sobre las formas de transporte de protones.

Ver archivo adjunto

Compartir: