Nadie puede controlar el clima, pero es posible inducir la lluvia o la nieve en determinadas condiciones. Este proceso, conocido como siembra de nubes, consiste en dispersar pequeñas partículas de yoduro de plata desde aeronaves o estaciones terrestres. Estas partículas sirven como núcleos sobre los que se agrupan moléculas de agua, formando cristales de hielo que finalmente caen como precipitación.
El yoduro de plata se ha usado durante décadas en operaciones de modificación climática. Su estructura es muy similar a la del hielo, lo que facilita que las moléculas de agua se adhieran a su superficie y comiencen a cristalizar. Sin embargo, hasta ahora se desconocían los detalles exactos de cómo ocurre este proceso a nivel atómico.
La estructura atómica que permite la formación de hielo
Un equipo de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien) ha revelado cómo el yoduro de plata desencadena la nucleación del hielo, es decir, el inicio del proceso de cristalización del agua. Los investigadores descubrieron que este material presenta dos superficies muy diferentes: una terminada en plata y otra en yodo, pero solo la primera favorece la formación del hielo.
“El yoduro de plata forma estructuras hexagonales con la misma simetría séxtuple que los copos de nieve”, explica Jan Balajka, del Instituto de Física Aplicada de la TU Wien. “Durante mucho tiempo se pensó que esta similitud explicaba su eficacia, pero en realidad el mecanismo es más complejo”.
Los científicos comprobaron que la superficie terminada en plata mantiene un patrón hexagonal que actúa como plantilla ideal para que se ordenen las moléculas de agua. En cambio, la superficie de yodo se reorganiza en un patrón rectangular que no coincide con la estructura del hielo. Por eso, solo una de las dos caras del cristal es realmente efectiva para provocar la congelación.
El estudio de la TU Wien que revela el mecanismo a escala atómica
Para confirmar sus hallazgos, el equipo combinó experimentos en condiciones de ultra alto vacío con simulaciones por ordenador. En el laboratorio, depositaron vapor de agua sobre pequeños cristales de yoduro de plata y observaron la formación de las primeras capas de hielo mediante microscopía de fuerza atómica de alta resolución.
“Todos los experimentos se realizaron en completa oscuridad”, cuenta Johanna Hütner, una de las autoras del estudio. “El yoduro de plata es fotosensible, una propiedad que antes se aprovechaba en la fotografía. Solo usamos luz roja para manipular las muestras dentro de la cámara”.
En paralelo, se realizaron simulaciones basadas en la teoría del funcional de la densidad, un método que permite estudiar las interacciones entre átomos y moléculas. Estas simulaciones mostraron cómo las primeras moléculas de agua se organizan sobre la superficie terminada en plata, formando una estructura estable que da origen al hielo.
“La nucleación del hielo es un fenómeno crucial para la física atmosférica”, afirma Ulrike Diebold, directora del Grupo de Física de Superficies de la TU Wien. “Comprenderlo a nivel atómico no solo explica cómo se forman las nubes, sino que también puede ayudar a diseñar materiales más eficientes para inducir la lluvia”.
