La investigación australiana crea oportunidades en energía renovable y análisis médico.
Andrew Masterson informa.
No hay una montaña lo suficientemente alta: los electrones pueden atravesar las barreras en ciertas circunstancias. Crédito de la imagen: RICHARD KAIL / SCIENCE PHOTO LIBRARY
Por Andrew Masterson es un editor de noticias de Cosmos, Noviembre 8 de 2017.
Una teoría cuántica propuesta por primera vez hace casi 90 años ha sido finalmente confirmada, lo que podría galvanizar nuevos enfoques en campos tan diversos como la biodetección médica y el almacenamiento de energía solar.
Los investigadores de la Universidad de Sydney David McKenzie y Enyi Guo informan en la revista Proceedings of the Royal Society que han demostrado con éxito el túnel cuántico en el agua, un fenómeno que predijo por primera vez el físico teórico británico Ronald Gurney en 1931.
La tunelización cuántica es uno de los productos más extraños de la mecánica cuántica, y se basa en la dualidad onda-partícula de las partículas subatómicas.
La teoría describe cómo, en determinadas circunstancias, una partícula puede vencer las limitaciones de la física clásica cuando se enfrenta a una barrera. Las ecuaciones clásicas mostrarán que la partícula no tiene suficiente energía para superar físicamente el obstáculo, pero la dualidad onda-partícula le permite hacer un túnel recto a través de ella.
La capacidad de las partículas para hacer túneles ahora está bien establecida. Es fundamental para la fusión nuclear y es la base del microscopio de efecto túnel (STM). Sin embargo, a pesar de las predicciones, hasta ahora nunca se había observado en el agua.
Para explorar la teoría de Gurney, McKenzie y Guo colocaron electrodos de oro en agua pura y corrieron una corriente de bajo voltaje entre ellos.
Luego se pusieron a medir la contribución a la corriente constante que surge de dos procesos: la neutralización de los iones absorbidos en la superficie de los electrodos y el túnel de electrones entre los electrodos e iones aún en solución.
Ellos determinaron que los electrones que forman túneles hacia y desde iones cerca de los electrodos representan la mayor parte de la corriente. También encontraron que los cálculos de Gurney estaban un poco lejos de la verdad cuando se conocieron los valores reales, pero confirmaron que los refinamientos posteriores realizados por el químico nacido en Canadá y Premio Nobel Rudolph Marcus estaban en el dinero.
Para los físicos no teóricos, el descubrimiento puede parecer un poco recóndito, pero McKenzie señala que los hallazgos de él y Guo tienen ramificaciones significativas para algunas industrias muy grandes.
"Esto establece la base para métodos nuevos y más rápidos para detectar impurezas biomédicas en el agua, con implicaciones potencialmente importantes para las técnicas de biosensores", dice.
"Una mejor comprensión de la electrólisis es cada vez más importante para las aplicaciones en energías alternativas en lo que a veces se llama la 'economía del hidrógeno'".
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