A águaéum composto abundante e essencial, encontrado em todos os lugares da Terra. No entanto, apesar de sua familiaridade e estrutura simples, a águaapresenta muitas propriedades físicas incomuns. Por mais de um século, os cientistas voltaram sua atenção para o estudo da a¡gua, tentando interpretar melhor sua estrutura. Uma equipe internacional de pesquisadores, liderada por um acadêmico da Universidade de Hiroshima, desenvolveu um procedimento que lhes permite reproduzir a caracterí­stica de pico duplo dos espectros de espectroscopia de emissão de raios-X (XES) em águala­quida.

O estudo que ajuda a avana§ar na compreensão da estrutura da a¡gua, liderado por Osamu Takahashi, professor associado da Escola de Pa³s-Graduação de Ciência e Engenharia Avana§ada da Universidade de Hiroshima, foi publicado em 25 de fevereiro na Physical Review Letters .

Ao longo dos anos, a  medida que os cientistas trabalharam para entender melhor a estrutura da águala­quida, alguns estudaram a águausando um modelo de duas estruturas. Outros cientistas, em uma ampla gama de campos, usaram um modelo la­quido uniforme e conta­nuo. O XES provou ser uma ferramenta útil para pesquisadores que estudam substâncias cujas caracteri­sticas não são homogaªneas.

Por mais de uma década, os cientistas debateram como interpretar os espectros XES da águala­quida. Para resolver esse problema, a equipe de pesquisa realizou ca¡lculos de dina¢mica molecular para criar as estruturas modelo da águala­quida. O pra³ximo passo foi estimar os espectros XES para a águala­quida, usando os primeiros princa­pios dos ca¡lculos da meca¢nica qua¢ntica.

A equipe foi capaz de reproduzir teoricamente o recurso 1b 1 duplo presente na espectroscopia de emissão de raios-X da águala­quida. Eles exploraram diferentes efeitos, como geometria e dina¢mica, para determinar a forma dos espectros XES.

Adotando simulações cla¡ssicas de dina¢mica molecular, a equipe conseguiu construir a estrutura da águana fase la­quida. Nessas simulações, os pesquisadores trabalharam em vários pontos de temperatura com o comprimento da ligação e os a¢ngulos das moléculas de águafixos. Nos espectros que calcularam, os pesquisadores conseguiram reproduzir as caracterí­sticas, como os picos duplos do estado 1b 1 , que haviam sido observados anteriormente por outros cientistas em espectros XES experimentais.

Para entender melhor os recursos que estavam vendo, a equipe de pesquisa classificou os espectros XES calculados com base nos diferentes tipos de ligações de hidrogaªnio. Eles observaram a caracterí­stica de pico duplo nos espectros XES em todos os diferentes tipos de ligações de hidrogaªnio que estudaram.

Depois de examinar os espectros relacionados a s ligações de hidrogaªnio, a equipe estudou o efeito dos modos vibracionais termicamente excitados nos espectros XES. Eles obtiveram nove modos vibracionais independentes e estudaram seus efeitos nos espectros.

Os pesquisadores conseguiram reproduzir com sucesso os espectros XES da águala­quida examinando o efeito dos modos vibracionais completos, alongamento OH, flexa£o e modos rotacionais. Eles explicaram a dependaªncia da temperatura e do isãotopo examinando a configuração das ligações de hidrogaªnio em torno da molanãcula de águaexcitada e a dina¢mica induzida pelo núcleo. "Nosso procedimento égeral e pode ser aplica¡vel a vários sistemas relacionados aos fena´menos, incluindo águala­quida", disse Takahashi.

A equipe espera que sua pesquisa possa ajudar a resolver alguns dos debates de longa data em torno da interpretação da estrutura da águala­quida. Olhando para o futuro, os pesquisadores veem várias aplicações potenciais para o procedimento. “O desenvolvimento de novos materiais, como eletrodos usados ​​em baterias, biomateriais como vasos sangua­neos artificiais e polímeros funcionais, como membranas de tratamento de água, podem ser projetos fascinantes, relacionados a  estrutura da águala­quida ”, disse Takahashi.