Scoperto un fenomeno sorprendente che rivoluziona le nostre conoscenze sull'evaporazione dell'acqua

In una scoperta scientifica che sfida le nozioni convenzionali, un team di ricercatori del MIT ha rivelato un fenomeno sorprendente: la luce può indurre l'evaporazione dell'acqua senza bisogno di calore, aprendo nuove possibilità in campi che vanno dalla climatologia alla desalinizzazione.

Il mistero è iniziato quando gli scienziati hanno notato che l'acqua utilizzata negli esperimenti con un materiale simile a una spugna, noto come idrogel, evaporava a una velocità notevolmente superiore rispetto alla quantità di calore ricevuta.

Il team del MIT ha quindi deciso di indagare a fondo sulla causa. Gli esperti hanno concluso che: "In determinate condizioni, all'interfaccia dove l'acqua incontra l'aria, la luce può innescare direttamente l'evaporazione senza bisogno di calore e, di fatto, lo fa in modo più efficiente del calore", hanno spiegato gli esperti.

Questa scoperta potrebbe avere un impatto significativo sulla comprensione della formazione della nebbia e delle nuvole e potrebbe portare a miglioramenti sostanziali nell'accuratezza dei modelli meteorologici. Inoltre, potrebbe trasformare i processi industriali, in particolare la desalinizzazione dell'acqua con l'energia solare, offrendo alternative più efficienti.

Esperimento con l'idrogel

Le recenti scoperte sono sconcertanti perché l'acqua, di per sé, non assorbe la luce in misura significativa. Ciò è dimostrato dalla capacità di vedere chiaramente attraverso diversi strati di acqua pulita, rivelando la superficie sottostante. Nel tentativo di comprendere il processo di evaporazione solare a fini di desalinizzazione, il team ha adottato un altro approccio.

In una prima fase, hanno introdotto in un contenitore d'acqua particelle di un materiale nero, noto per la sua capacità di assorbire la luce. Lo scopo era quello di trasformare la luce solare in calore, una fase comunemente utilizzata nei processi di evaporazione. Tuttavia, i risultati non erano compatibili con quanto osservato.

La svolta inaspettata è arrivata quando si sono imbattuti nei risultati di un altro gruppo di ricercatori che ha raggiunto un tasso di evaporazione doppio rispetto al limite termico. In questi esperimenti, l'acqua era stata combinata con un materiale chiamato idrogel. È stato allora che hanno iniziato a sospettare che l'eccesso di evaporazione fosse causato dalla luce stessa: i fotoni della luce stavano infatti trascinando fasci di molecole d'acqua dalla superficie dell'acqua. Questo effetto si verificherebbe solo nello strato di confine tra acqua e aria, sulla superficie del materiale idrogel, e forse anche sulla superficie del mare o sulla superficie delle gocce di nuvola o della nebbia.

Nonostante l'incredulità iniziale, i ricercatori Chen e Tu hanno deciso di condurre i propri esperimenti con gli idrogeli, utilizzando anche un frammento del materiale del gruppo precedente. Chen osserva: "Lo abbiamo testato nel nostro simulatore solare e ha funzionato". La conferma di un tasso di evaporazione eccezionalmente elevato ha indotto i ricercatori ad accettare i risultati dell'altro gruppo. Da lì, Chen e Tu hanno iniziato a produrre e testare i propri idrogeli.

Hanno sottoposto la superficie dell'acqua a diversi colori di luce in sequenza e hanno misurato il tasso di evaporazione. A tal fine hanno posizionato un contenitore di idrogel carico d'acqua su una bilancia e hanno misurato direttamente la quantità di massa persa per evaporazione, oltre a monitorare la temperatura sulla superficie dell'idrogel.

Le luci sono state schermate per evitare l'introduzione di ulteriore calore. I ricercatori hanno scoperto che l'effetto variava con il colore e raggiungeva un picco in corrispondenza di una particolare lunghezza d'onda della luce verde. Questa dipendenza dal colore non è correlata al calore e supporta quindi l'idea che sia la luce stessa a causare almeno una parte dell'evaporazione.

Dopo aver identificato questo effetto finora sconosciuto, che hanno ribattezzato effetto fotomolecolare, i ricercatori stanno ora lavorando su come applicarlo alle esigenze del mondo reale.