Le proprietà fisico-chimiche dell’acqua allo stato liquido mostrano molte anomalie rispetto al comportamento della maggior parte delle altre sostanze. Una possibile spiegazione per tali differenze, su cui la comunità scientifica lavora da decenni è la possibile esistenza di una transizione tra due fasi liquide di diversa densità a temperature inferiori a quella di fusione, che quindi interesserebbe uno stato liquido sottoraffreddato metastabile. Questo rende difficili le indagini sperimentali, mentre ad oggi diverse simulazioni numeriche ne supportano l’esistenza. L’origine di questa transizione tra fasi liquide è ancora oggetto di ricerche. L’acqua è costituita da molecole dipolari che, se allineate tutte nella stessa direzione creano un momento di dipolo elettrico macroscopico. In genere l’allineamento viene realizzato mediante un campo elettrico esterno ma, in alcuni materiali dipolari può avvenire spontaneamente, al di sotto di una data temperatura, dando luogo a una transizione di fase detta ferroelettrica, analoga a quello che avviene nel caso dei dipoli magnetici con i materiali ferromagnetici.

Un articolo apparso il 15 novembre sulla prestigiosa rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) propone, sulla base di un modello teorico e di un dettagliato studio di dati di estese simulazioni di dinamica molecolare, che una transizione di fase ferroelettrica potrebbe indurre la transizione di fase tra liquidi di diversa densità, facendo luce sulla sua origine. Al lavoro, ideato dalla dottoressa Maria Grazia Izzo, che ha conseguito il dottorato di ricerca in Fisica presso l’Università di Trieste e attualmente svolge attività di ricerca nell’ambito del PRIN “Deeping our understanding of the Liquid–Liquid transition in supercooled water” grant 2022JWAF7Y presso L’Università Ca’ Foscari di Venezia,  dopo un periodo presso l’Università “La Sapienza” di Roma e la SISSA, hanno contribuito il prof. Giorgio Pastore del Dipartimento di Fisica e il prof. John Russo dell’ Università “La Sapienza” di Roma. La novità di questo lavoro sta nell’aver affrontato il problema della transizione di fase tra liquidi di diversa densità da un punto di vista originale, evidenziando l’importanza dei gradi di libertà dipolari. Il punto di vista adottato in questo lavoro potrà promuovere nuovi approcci sperimentali e teorici allo studio delle proprietà dell’acqua.