Um estudo publicado em 4 de junho na revista Nature Physics aponta que a água pode alternar continuamente entre duas estruturas líquidas diferentes, uma de alta densidade e outra de baixa densidade. A conclusão foi alcançada por uma equipe da Universidade da Cidade de Hong Kong, liderada pelo químico físico Xiao Cheng Zeng, com apoio de técnicas de inteligência artificial.
A chamada “hipótese dos dois estados” existe há três décadas, mas ainda carecia de comprovação em escala molecular. Para buscar essa evidência, o pós-doutorando Liwen Li conduziu simulações de dinâmica molecular no pacote computacional GROMACS, acompanhando o comportamento de centenas de milhares de moléculas de água e gerando dezenas de milhões de dados.
Um sistema de aprendizado profundo não supervisionado analisou os resultados sem direcionamento prévio, identificando as coordenadas de reação que descrevem como cada molécula muda de uma estrutura para outra. Com essas variáveis, os pesquisadores mapearam os possíveis caminhos de conversão entre os dois estados líquidos.
Segundo o artigo, a troca ocorre, na maior parte do tempo, por um percurso semicircular com apenas uma barreira de energia. Já próximo ao limite que separa os estados de alta e baixa densidade, surge um trajeto mais extenso, em ciclo completo, no qual três barreiras energéticas precisam ser superadas.
A descoberta ajuda a explicar fenômenos incomuns da água, como a expansão abaixo de 4 °C — motivo de o gelo flutuar —, a resistência a variações de temperatura e a redução de viscosidade sob certas pressões. Os autores destacam que entender a estrutura molecular do líquido é essencial para desvendar comportamentos de sais, proteínas e fármacos em solução, já que a maior parte dos processos biológicos ocorre em meio aquoso.
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O grupo trabalha agora em um modelo de aprendizado de máquina mais rigoroso, capaz de relacionar os resultados a propriedades físicas mensuráveis, como densidade, temperatura e viscosidade.
Com informações de Olhar Digital
