El agua puede convertirse en superconductor y almacén de energía, según revela un estudio

Un equipo internacional de científicos, con participación destacada de la Universidad de Granada (UGR), ha logrado demostrar que el agua, cuando se encuentra confinada en espacios nanométricos, puede transformarse simultáneamente en un superconductor eléctrico y en un potente acumulador de energía. Este hallazgo, publicado en la revista Nature, pone de manifiesto que, al situarse en cavidades de entre uno y dos nanómetros –una escala un millón de veces menor que un milímetro–, el comportamiento del agua desafía las leyes físicas y químicas conocidas hasta ahora.

Según revela la investigación, al ser confinada en estos espacios minúsculos, el agua manifiesta una combinación singular de propiedades: por un lado, presenta una conductividad eléctrica comparable a la de los líquidos superiónicos; por otro, alcanza una capacidad de almacenamiento energético equiparable a la de materiales ferroeléctricos. Esta dualidad, en apariencia contradictoria, convierte al agua en un material con un potencial inédito para el desarrollo de aplicaciones tecnológicas de vanguardia.

Los resultados del estudio contrastan de forma notable con las conclusiones de una investigación anterior llevada a cabo por el mismo equipo en 2018, cuyos datos fueron publicados en Science. En aquel entonces, los investigadores observaron que el agua, al ser confinada, se volvía eléctricamente inactiva. La clave de esta aparente contradicción se encuentra en la anisotropía del comportamiento del agua: dependiendo de la dirección en la que se realice la medición, sus propiedades pueden variar de manera radical.

Mientras que en 2018 las mediciones se realizaron en dirección perpendicular a las capas que confinaban el agua, el nuevo estudio optó por hacerlo en dirección paralela, lo que permitió desvelar su verdadero potencial eléctrico. Esta diferencia metodológica ha sido determinante para comprender las extraordinarias capacidades del agua en condiciones de confinamiento extremo.

La posibilidad de reunir en una misma sustancia tanto una conductividad iónica excepcional como una sobresaliente capacidad de almacenamiento energético abre nuevas perspectivas para el desarrollo de tecnologías emergentes. Entre las aplicaciones que podrían beneficiarse de estos avances se encuentran las baterías y supercondensadores de nueva generación, las membranas para procesos de desalinización y purificación de agua, así como dispositivos innovadores en el ámbito de la biomedicina.

Captar y medir estas propiedades en una escala tan reducida ha supuesto un enorme desafío técnico. Los primeros datos experimentales obtenidos por los científicos eran complejos y de difícil interpretación. En este contexto, la contribución del investigador René Fábregas, del Departamento de Matemática Aplicada de la UGR, ha sido esencial. Fábregas ha desarrollado un modelo matemático de alta sofisticación que ha permitido dar sentido a la gran cantidad de señales registradas, actuando como una suerte de partitura que organiza el ruido experimental en una sinfonía comprensible.

Gracias a este modelo, se ha podido llegar a las conclusiones que ahora recoge la publicación en Nature. Tal y como ha señalado la Universidad de Granada en un comunicado, este resultado subraya la importancia creciente de la modelización matemática avanzada como herramienta fundamental en la investigación científica contemporánea.

El proyecto ha sido liderado por la Universidad de Mánchester, bajo la dirección de la profesora Laura Fumagalli, y ha contado con la colaboración del físico Andre Geim, Premio Nobel de Física en 2010 por el descubrimiento del grafeno. La participación de René Fábregas ha sido posible gracias a diversas fuentes de financiación, entre las que figuran una beca Marie Skłodowska-Curie de la Comisión Europea, un contrato ‘María Zambrano’ Senior y proyectos impulsados tanto por la Agencia Estatal de Investigación como por la Junta de Andalucía.

Este avance científico no solo pone en valor el papel clave del agua en nuevas fronteras del conocimiento, sino que también refuerza la relevancia de la investigación colaborativa y multidisciplinar para afrontar los desafíos del futuro. Queda ahora por ver cómo la industria será capaz de aprovechar este descubrimiento para convertirlo en soluciones prácticas de alto impacto.