El hielo superiónico, donde las moléculas de agua se disocian en una cuadrícula de iones de oxígeno y un 'gas' de protones que se difunde rápidamente, representa un estado exótico de la materia con amplias implicaciones para los interiores planetarios y aplicaciones energéticas. Recientemente, se ha predicho un estado superiónico nanoconfinado del agua que, en contraste agudo con el hielo a granel, está compuesto de moléculas de agua intactas. Aquí, aplicamos el aprendizaje automático y simulaciones de estructura electrónica para establecer cómo el agua nanoconfinada puede ser tanto molecular como superiónica. También exploramos qué conocimientos ofrece este material para materiales superiónicos y su comportamiento más en general. Similar al hielo a granel y otros materiales superiónicos, el agua nanoconfinada conduce a través de migraciones de protones en cadena concertadas que causan la rápida propagación de defectos. Sin embargo, a diferencia de otras fases moleculares del agua, su excepcional conductividad surge de la activación del mecanismo de Grotthuss por (i) bajas barreras para la transferencia de protones y (ii) una red de enlaces de hidrógeno flexible. Proponemos que estas son dos características clave de la rápida conducción iónica en superiónicos moleculares. Los conocimientos obtenidos aquí establecen principios de diseño para el descubrimiento de otros materiales superiónicos moleculares, con aplicaciones potenciales en almacenamiento de energía y más allá.
Coles et al. (Vie,) estudiaron esta cuestión.