Un equipo liderado por un investigador del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN, CONICET-CNEA) descubrió un novedoso fenómeno que podría revolucionar varias áreas de la ciencia y la industria. Se trata de un comportamiento completamente nuevo del agua que se manifiesta cuando interactúa con superficies nanoporosas. Este hallazgo abre un mundo de posibilidades para el desarrollo de nuevas tecnologías y procesos industriales, además de aportar conocimientos fundamentales sobre la conducta del agua en condiciones extremas y en su interrelación a diferentes escalas. Podría aplicarse en campos que van desde la biotecnología hasta la ingeniería química.

El agua, elemento fundamental en procesos naturales e industriales, muestra un comportamiento nunca antes visto cuando interactúa con superficies a escala nanométrica (un nanómetro equivale a la mil millonésima parte del metro). En lugar de fusionarse como suele ocurrir en la coalescencia, las gotas de agua sobre estas superficies nanoestructuradas se deforman y logran particiones autogeneradas y autosostenibles, sin necesidad de usar compuestos químicos o agentes externos. Este fenómeno, que fue publicado en la revista “Nano Letters”, rompe con las limitaciones tradicionales y desbloquea nuevas posibilidades para la ciencia y la tecnología.

Para entender el potencial de este descubrimiento, es útil recordar que en muchos procesos industriales, la manipulación del agua y su compartimentalización son fundamentales. Por ejemplo, en biotecnología, en la fabricación de dispositivos miniaturizados, en el manejo térmico de sistemas o en procesos químicos donde la separación y control de diferentes fases acuosas son esenciales.

El descubrimiento fue llevado adelante por el Dr. Martín Bellino, investigador (INN, CONICET-CNEA), junto con el Dr. Galo Soler-Illia, director del Instituto de Nanosistemas de la Universidad Nacional de San Martín (UNSAM). Ambos explicaron que, tradicionalmente, lograr la compartimentalización del agua en la industria requiere el uso de especies químicas específicas, que actúan como agentes separadores. Sin embargo, en este caso, el fenómeno se produce de manera espontánea, sólo por la interacción física entre el agua y las superficies nanoporosas, sin necesidad de añadir ningún químico. Esto abre nuevas puertas para mejorar la eficiencia y sostenibilidad de estos procesos.

“Esta fenomenología inédita rompe con las limitaciones para lograr la ‘partición’ del agua (compartimentalización acuosa). Tradicionalmente, este fenómeno se logra mediante el uso de especies químicas, pero nosotros lo logramos a través de un evento físico espontáneo inducido por los nanomateriales. Estos novedosos resultados generan nuevas posibilidades de investigación, con potencial aplicación en biotecnología y en la transferencia a tecnologías industriales como, por ejemplo, el manejo térmico o la ingeniería de procesos químicos”, confirma Bellino.

Por su parte, Galo Soler-Illia destacó que este comportamiento puede tener aplicaciones en el control de reacciones químicas y en la transferencia de fases. “Imaginemos tener dos reservorios de agua con diferentes composiciones, en contacto, pero sin fusionarse, y que puedan intercambiar sustancias químicas de manera controlada. Esto sería muy útil en procesos industriales donde se requiere mantener separados ciertos reactivos, pero al mismo tiempo permitir su interacción en momentos específicos”, afirmó. Además, resaltó que, en la naturaleza y en la industria, generalmente se utilizan líquidos con polaridades diferentes, como agua y solventes orgánicos, para crear compartimentos separados.

Nanotecnología para diferentes aplicaciones

Biotecnología y medicina: En el campo de la medicina, la capacidad de crear circuitos de gotas interconectadas puede facilitar el desarrollo de plataformas de diagnóstico rápido y portátil. Por ejemplo, en los laboratorios de diagnóstico clínico se pueden diseñar dispositivos que contengan múltiples compartimentos acuosos, cada uno con diferentes reactivos, sin que se mezclen hasta que se active el proceso. Esto permite realizar análisis más precisos y rápidos, con menos riesgo de contaminación cruzada.

Fluídica y manejo térmico: El control del movimiento y la división del agua miniaturizada puede ser útil para gestionar el calor en dispositivos electrónicos o sistemas de enfriamiento. La capacidad de dividir gotas de agua en compartimentos independientes puede facilitar la transferencia de calor de manera eficiente, mejorando el rendimiento de componentes electrónicos o sistemas de refrigeración en centros de datos y maquinaria industrial.

Procesos químicos y fabricación: En la industria química, la separación y control de fases acuosas es fundamental para reacciones específicas. La innovación permite que diferentes reactivos en gotas separadas puedan interactuar sólo cuando se lo desea, sin necesidad de añadir agentes químicos que puedan contaminar o complicar el proceso. Esto puede reducir costos.

Este hallazgo representa un avance significativo en el campo de la nanociencia y la nanotecnología, ya que revela un comportamiento novedoso del agua en interacción con superficies nanoporosas. Sin duda, este descubrimiento tiene el potencial de impulsar innovaciones en biotecnología, ingeniería química, manejo térmico y otros campos, contribuyendo al avance del conocimiento y a la mejora de procesos en múltiples disciplinas.