Domenica, 17 Novembre 2019
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L'elettricità raffredda l'acqua, ecco come funziona l'elettrofreezing: lo studio del Cnr di Messina

acqua, energia, Scienza Tecnica
Rappresentazione grafica di molecole d'acqua (fonte: Omololu Akin-Ojo, David Barczak, University of Delaware)

L’applicazione di intensi campi elettrici induce nell’acqua effetti strutturali analoghi a una diminuzione della temperatura. Il risultato aiuta a comprendere meglio l’elettrofreezing, un fenomeno nel campo della food chemistry.

Lo studio è dei ricercatori dell’Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr di Messina, in collaborazione coi colleghi di Brno dell’Accademia delle scienze, che hanno prodotto calcoli teorici al computer, pubblicando la scoperta sul numero 39 di Physical Chemistry Chemical Physics, ottenendo la copertina della rivista. «La ricerca dimostra che applicare intensi campi elettrici all’acqua ne irrigidisce la struttura molecolare. Il risultato, di per sé rilevante dal punto di vista della fisica di base, ha un’importanza notevole nel campo della conservazione dei prodotti alimentari che si basa sul noto fenomeno dell’elettrofreezing», afferma Franz Saija, ricercatore del Cnr-Ipcf di Messina che ha coordinato lo studio.

E’ noto che la presenza di un campo elettrico favorisce il processo di nucleazione (cioè la formazione dei nuclei di ghiaccio) a temperature più elevate, prevenendo la distruzione delle membrane cellulari, riducendo la denaturazione delle proteine e preservando la consistenza del cibo fresco dopo lo scongelamento.

«Utilizzando avanzate tecniche numeriche, abbiamo simulato con precisione quantistica le proprietà spettroscopiche dell’acqua, dimostrando come l’azione di un campo elettrico produca nel network del liquido un effetto simile a quello dovuto alla diminuzione della temperatura. L’approccio computazionale si conferma così fondamentale nel supportare il dato sperimentale e in alcuni casi nell’indicare la direzione da percorrere», continua Saija.

«L'applicazione dei campi elettrici produce una serie di effetti interagendo con le molecole che costituiscono la materia, modificandone le proprietà sia fisiche che chimiche e occupando, quindi, un posto cruciale in alcuni rami della ricerca scientifica come la catalisi, l’elettrochimica e persino nelle neuroscienze (si pensi, ad esempio, alla generazione dell’impulso nervoso)» prosegue Giuseppe Cassone dell’Institute of Biophysics, Czech Academy of Sciences e primo autore dell’articolo scientifico. «La maggior parte di questi fenomeni si verifica in acqua. Tuttavia, gli effetti del campo elettrico sulle proprietà spettroscopiche delle molecole d’acqua, sono stati finora poco investigati, anche a causa delle difficoltà sperimentali nell’applicare campi elettrici d’alta intensità», conclude Saija.

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