El efecto fotomolecular: parece que la luz puede evaporar el agua sin calor
El uso de luz parece hacer que el agua se evapore más allá del límite térmico.
La luz por sí sola podría evaporar el agua, según un sorprendente estudio.
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Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) creen haber hecho un descubrimiento inusual y sorprendente: la luz parece ser capaz de evaporar agua sin la intervención del calor.
El equipo estaba interesado en hacer que la desalinización (eliminar sales y minerales del agua evaporándola y luego enfriar el vapor hasta convertirlo en líquido una vez más) fuera más eficiente. Usaron materiales negros que absorben la luz colocados en agua para intentar ayudar a acelerar el proceso de calentamiento. Como siempre [maldice a Newton], se vieron frenados por una serie de principios físicos, en este caso el límite térmico, que es la cantidad de evaporación que debería ocurrir para una determinada entrada de calor, teniendo en cuenta principios físicos como la ley de conservación de la energía.
Sin embargo, en los últimos años, otros equipos habían informado tasas de evaporación que superaban ese límite. En un experimento en el que el agua estaba contenida en hidrogeles (redes tridimensionales de cadenas de polímeros insolubles en agua que pueden contener grandes cantidades de agua), la tasa de evaporación fue el doble del límite térmico. Este equipo, aunque escéptico, decidió experimentar por sí mismo, incluyendo material de prueba proporcionado por los investigadores anteriores.
"Lo probamos en nuestro simulador solar y funcionó", dijo el profesor de ingeniería mecánica Gang Chen en un comunicado de prensa. “Entonces les creímos ahora. ”
A partir de aquí comenzaron a probar sus propios hidrogeles. Trabajando sobre la hipótesis de que los fotones de luz estaban eliminando las moléculas de agua en la superficie del agua, comenzaron a exponer estos hidrogeles a diferentes longitudes de onda de luz, midiendo con precisión la cantidad de líquido perdido por evaporación. Efectivamente, nuevamente pudieron exceder el límite térmico, y la evaporación más eficiente tuvo lugar bajo una longitud de onda particular de luz verde. En el mismo experimento sin luz, donde se utilizó electricidad para calentar el material, la tasa de evaporación no superó el límite térmico.
"Interpretamos estas observaciones introduciendo la hipótesis de que los fotones en el espectro visible pueden separar los grupos de agua de las superficies debido a los grandes gradientes de campo eléctrico y la fuerza cuadripolar sobre los grupos moleculares", escribió el equipo en su artículo. "Al proceso de evaporación inducido por la luz lo llamamos efecto fotomolecular".
El agua no absorbe mucha luz, ni tampoco los hidrogeles, pero combinados se convierten en buenos absorbentes sin necesidad de añadir colorantes para ayudar a la absorción, explicó Chen en el comunicado de prensa, contribuyendo al efecto.
Podría tener aplicaciones útiles en el mundo real, incluida la mejora de la desalinización y hacerla mucho más barata. Además, si el agua se evapora bajo la luz puede impactar en los modelos climáticos, y mejorarlos incorporándolos en el futuro.
El estudio se publica en Ciencias Físicas Aplicadas.