Publicado en la revista Asymmetry, esta investigación muestra que el modelo habitual para entender estas membranas no siempre sigue las leyes clásicas de la física, en particular las relaciones de reciprocidad de Onsager. Este descubrimiento podría cambiar la forma en que se conciben estos materiales.
Concepto artístico de una membrana de intercambio iónico.
Para estudiar estas membranas, los investigadores a menudo simplifican su estructura reemplazándola por un esquema más fácil de medir. Este modelo ilustrado utiliza pequeñas esferas cargadas para representar los iones. Esto hace los cálculos más prácticos, pero a veces introduce resultados extraños.
Los experimentos realizados en diferentes tipos de membranas mostraron que, cuando la cantidad de iones aumenta, algunos comportamientos se vuelven asimétricos. Esto significa que ciertas reacciones no son iguales en un sentido y en el otro. Esto afecta principalmente a la forma en que el agua y los iones atraviesan la membrana.
En sus pruebas, los investigadores midieron diferentes flujos: el agua, las cargas eléctricas y las sustancias disueltas. También aplicaron diferentes fuerzas como la presión y las diferencias de concentración. Se dieron cuenta de que los resultados no siempre eran coherentes con lo que se esperaba.
Esta diferencia obliga a repensar la manera en que se miden y predicen las prestaciones de estas membranas. Sin esto, se corre el riesgo de malinterpretar su funcionamiento.
Las relaciones de reciprocidad de Onsager no respetadas
En física, estas relaciones dicen que los efectos de una fuerza sobre un flujo deben ser los mismos en ambos sentidos. Por ejemplo, una diferencia de concentración que impulse una corriente eléctrica debe tener el mismo efecto que una tensión eléctrica que mueva iones. Es una regla de simetría.
Los investigadores descubrieron que esta simetría no siempre se respeta. Esto podría deberse a las interacciones dentro de las membranas.