La luz verde significa "ir". Esto también podría aplicarse a las moléculas de agua que se evaporan.

La luz visible, especialmente la de un tono verdoso, podría estimular la evaporación del agua, informan los investigadores en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias del 7 de noviembre . En experimentos, el agua que se evapora bajo luz visible mostró una tasa de evaporación más alta de lo que es posible basándose únicamente en el calor, dicen el ingeniero mecánico del MIT Gang Chen y sus colegas.

Junto con otras observaciones, dicen, el hallazgo sugiere que cuando la luz incide sobre el agua, las partículas individuales de luz, o fotones, pueden romper los enlaces que conectan las moléculas de agua, liberando grupos de moléculas en el aire.

"Esto es algo muy emocionante", dice Yuki Nagata, químico del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros en Mainz, Alemania, que no participó en la investigación. Señala que la hipótesis necesita una verificación adicional. "No estamos 100 por ciento seguros de que éste sea realmente el mecanismo", afirma. Pero si lo es, es "totalmente nuevo".

Normalmente, el calor es lo que activa la evaporación, lo que hace que las moléculas de agua en el líquido se empujen con más fuerza. Esa energía adicional puede romper algunos de los enlaces entre las moléculas del líquido, permitiendo que las moléculas escapen en forma de vapor de agua. En función de la cantidad de calor que ingresa, los científicos pueden calcular la cantidad de evaporación esperada. La luz visible puede ayudar a que el agua se evapore debido al calor que imparte (SN: 8/3/16). Pero hasta ahora, no se pensaba que rompiera directamente los enlaces entre las moléculas de agua.

En el nuevo estudio, los investigadores arrojaron luz sobre el agua contenida en hidrogeles porosos, materiales que absorben agua con avidez. El efecto propuesto ocurre donde el aire se encuentra con el agua, y los hidrogeles que los investigadores estudiaron contienen innumerables grietas donde los dos se encuentran, lo que permite que el agua se escinda y escape. En algunos casos, la tasa de evaporación fue más del doble de lo esperado en función del calor. Es más, la tasa de evaporación variaba con la longitud de onda de la luz. La luz verde produjo la mayor tasa de evaporación.

Esa dependencia de la longitud de onda es un apoyo convincente a la hipótesis de los investigadores, dice la termodinámica Janet AW Elliott de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá. “Si simplemente iluminas algo con luz [visible], ¿cómo sabes si es la luz o el calor de la luz lo que está haciendo tu trabajo? Pero si depende de la longitud de onda... eso es evidencia de que la parte luminosa es importante”. Además, dice, el exceso de evaporación no se produjo cuando se usó un calentador en lugar de luz.

Cuando el calor impulsa la evaporación, las moléculas suelen escapar de una en una. Pero las mediciones de la temperatura del vapor sobre el hidrogel sugieren que cuando la luz impulsa la evaporación, las moléculas de agua escapan en grupos. Luego, los propios grupos se evaporan, rompiéndose en moléculas de agua individuales, enfriando el vapor en el proceso.

En general, la temperatura del vapor medida fue mayor cerca del hidrogel, del mismo modo que el vapor está más caliente directamente encima de una olla en ebullición. Pero en una bolsa de vapor situada entre 8 y 14 milímetros sobre la superficie, la temperatura no variaba con la altura. Esto, dicen los investigadores, es evidencia de una región donde el aire está saturado con moléculas de agua individuales y donde los grupos se evaporan y recondensan continuamente.

"Es bastante convincente que, en esta configuración experimental en particular, se pueden ver grupos de moléculas que se desprenden y luego se evaporan", dice Elliott.

Pero, dice Elliott, "todavía quedan muchas preguntas por responder". Por ejemplo, los investigadores no explican en detalle cómo los fotones podrían romper los enlaces o por qué funciona mejor con luz verde.

Chen admite que la explicación teórica implica algunos gestos. Aún así, espera que este efecto pueda utilizarse con fines prácticos, como formas más eficientes de producir agua dulce a partir de agua salada (SN: 9/8/16).

El efecto podría estar muy extendido en la naturaleza, afirma Chen, en el agua dentro de materiales porosos como el suelo o las plantas, o en las espumas de la superficie del océano. "Tenemos la sensación de que esto realmente está sucediendo a diario y en todas partes, y es por eso que estamos muy entusiasmados con esto".

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CITAS

Y. Tu et al. Posible efecto fotomolecular que provoca que la evaporación del agua supere el límite térmico. Actas de la Academia Nacional de Ciencias. vol. 120, 7 de noviembre de 2023, e2312751120. doi: 10.1073/pnas.2312751120.

Emily Conover

La escritora de física Emily Conover tiene un doctorado. en física de la Universidad de Chicago. Ha ganado dos veces el premio Newsbrief de la Asociación de Escritores Científicos de DC.

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