Científico español resuelve controversia sobre la capa líquida del hielo

La investigación del científico español se centra en un fenómeno que ha dividido a la comunidad científica durante años: la hipótesis propuesta por el famoso físico Michael Faraday de que el hielo, incluso por debajo de su punto de fusión, mantiene una capa microscópicamente delgada de agua líquida en su superficie.

Esta "película de prefusión" ha sido objeto de intenso debate científico, con investigadores presentando evidencias contradictorias sobre su grosor e incluso sobre su existencia. MacDowell, mediante simulaciones computacionales, ha logrado visualizar los movimientos moleculares en la superficie del hielo para arrojar luz sobre esta controversia.

"El equilibrio es un punto", explica MacDowell según AIP Publishing. "Estás tan cerca como puedes, pero nunca exactamente ahí. Solo una pequeña desviación puede ser suficiente para salir del equilibrio, lo que hace muy difícil medir estas cosas".

El investigador se centró en el diagrama de fases del hielo, una representación de cómo el hielo, el agua líquida y el vapor existen a través de diferentes temperaturas y presiones. En este diagrama existe un punto minúsculo, llamado punto triple, donde las tres fases son igualmente estables y coexisten en perfecto equilibrio.

En el punto triple, MacDowell observó la aparición de una película de grosor nanométrico. Sin embargo, muchos experimentos han reportado una película mucho más gruesa. El científico propone que gran parte del desacuerdo sobre esta capa de agua se debe a experimentos que involuntariamente ocurren ligeramente fuera del equilibrio.

Según el estudio, la película líquida está restringida a un grosor limitado cerca de este punto de equilibrio debido a las inusuales propiedades de densidad del agua, siendo el hielo sólido un estado energéticamente preferible sobre el agua líquida.

Combinando teorías de diversas disciplinas de la física, MacDowell ha explicado observaciones de gotas líquidas condensándose sobre la película, presentando humectación parcial, y ha teorizado por qué los cristales de hielo crecen de manera tan extraña.

"Esta secuencia de transiciones en la forma de los cristales de nieve está relacionada con cambios en el grosor de la película de prefusión que ocurren en la superficie del hielo", señala MacDowell. "Exhibe transiciones de fase superficiales, y en cada transición, tienes un cambio repentino de las propiedades y de la tasa de crecimiento de las caras".

Debido a que la cara y los lados crecen a ritmos distintos, emergen diferentes formas de cristales. El investigador espera que sus teorías puedan aplicarse a la física atmosférica, a la ciencia de la fricción e incluso ayudar a comprender cómo funciona el patinaje sobre hielo.

A pesar de estos avances, MacDowell reconoce que el problema no está completamente resuelto. Según AIP Publishing, el científico planea investigar cómo la fricción influye en el deslizamiento del hielo y cómo las impurezas afectan el grosor de la película.

Esta investigación podría tener importantes implicaciones para diversos campos científicos, desde la meteorología hasta la ingeniería de materiales, proporcionando una base teórica más sólida para entender el comportamiento del hielo en diferentes condiciones.