Nuevo enfoque para recolectar la humedad del aire con cristales orgánicos

En el estudio, el científico investigador Patrick Commins y la asociada postdoctoral Marieh B. Al-Handawi observaron por primera vez el proceso por el cual el agua se condensa espontáneamente de su forma de vapor a líquida y se mueve a través de la superficie de un cristal orgánico que se sublima lentamente. Se descubrió que esto se debe a cambios en el ancho de los pequeños canales que aparecen en la superficie del cristal con el tiempo, que guían el agua condensada a través de la superficie del cristal.

En el artículo titulado Flujo autónomo y direccional de agua y transporte de partículas a través de una superficie cristalina dinámica sublimada publicado en la revista Química de la naturaleza, los investigadores describen el proceso de condensación y movimiento del agua que transporta partículas en la superficie de cristales de hexaclorobenceno, un compuesto que se utiliza a menudo como fungicida. Debido a la sublimación, la superficie de este material tiene una topografía rígida con canales paralelos definidos. Se observó que pequeñas partículas sólidas, como polvo o incluso nanopartículas metálicas, se movían de forma autónoma a lo largo de los canales. Se descubrió que el movimiento de estas partículas es causado por el agua aérea condensada, que migra a través de los canales debido al cambio en la sección transversal y el ancho de los canales con el tiempo.

El flujo de agua autónomo se ha logrado anteriormente utilizando modificaciones químicas de la superficie o microcanales fabricados con precisión, o en la superficie de sistemas naturales como algunas plantas o insectos. Los hallazgos de este nuevo estudio tienen el potencial de guiar la creación de nuevas tecnologías para utilizar fuentes naturales de agua, como el rocío y la niebla, que actualmente solo utilizan algunas plantas y animales del desierto para sobrevivir. La nueva investigación se basa en la comprensión de los mecanismos de recolección de agua de tales estructuras biológicas, al tiempo que presenta un mecanismo fundamentalmente diferente para el transporte de agua.

'El movimiento del agua sobre superficies sólidas es uno de los fenómenos más fundamentales que se encuentran en la naturaleza', afirmó Panče Naumov, líder del Laboratorio de Materiales Inteligentes y director del Centro de Materiales de Ingeniería Inteligente, y autor correspondiente del estudio. . 'A través de procesos evolutivos que duran milenios, las superficies de los organismos naturales se han optimizado para el transporte eficiente de agua para una variedad de funciones que sustentan la vida. Se ha visto que las plantas hacen esto moviendo el agua contra la gravedad. Nuestro equipo ha descubierto una nueva manera para mover agua a través de una superficie sólida dinámica, un principio subyacente fundamentalmente nuevo de recolección de agua. Esto puede proporcionar una inspiración para tecnologías emergentes que potencialmente podrían maximizar la eficiencia de los sistemas experimentales utilizados para recolectar la humedad del aire.