Relajación dieléctrica en soluciones acuosas sobreenfriadas y vitrificadas de sacarosa con/sin borato de sodio

M. P. LONGINOTTI; J. J. DE PABLO; H. R. CORTI

Tandil. Buenos Aires. Argentina.

Congreso; XV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica.; 2007

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

La espectroscopia de relajación dieléctrica es una técnica ampliamente utilizada para el estudio de la dinámica de sistemas formadores de vidrios. Los modelos teóricos y los resultados experimentales [1,2] muestran que por encima de la temperatura de transición vítrea (Tg) los líquidos sobreenfriados presentan dos tipos de dinámica bien diferenciada: una relajación lenta (a) observada sólo a temperaturas mayores que Tg, y una relajación más rápida (b) que se extiende por debajo de Tg. Dada la importancia de los sistemas acuosos de sacarosa y sacarosa conteniendo borato de sodio en la crioprotección de biomoléculas, el estudio de los procesos de relajación dieléctrica en estos sistemas es de gran interés práctico. Por ello, en este trabajo se han analizados las relajaciones a y b en soluciones acuosas de sacarosa con 20, 25 y 30 % p/p de agua, y en soluciones acuosas de este azúcar conteniendo borax (Na2B4O7.10 H2O), con 20 y 30 % p/p de agua y concentraciones de borax de entre 0.17 y 4.02 % p/p, en un intervalo de Tg/T de 0.7 a 1.2. La celda dieléctrica utilizada fue construida en nuestro laboratorio de tal forma de evitar los efectos de borde del campo eléctrico y el estudio fue realizado en un intervalo de temperaturas que va desde -90 hasta 20 0C. Para todas las soluciones estudiadas (con/sin borax) se observó que en el intervalo de Tg/T de 0.75 a 1.2, el tiempo de relajación b escala con Tg/T.  La comparación de estas medidas con estudios realizados por otros autores para sacarosa y glucosa [3,4] muestra que a bajos contenidos de agua, por debajo del límite de percolación, la velocidad del proceso de relajación b no escala con Tg/T, aumentando con la disminución en el contenido de agua de la solución. A valores de Tg/T< 0.75 se ve un único proceso de relajación que se separa en dos procesos (a y b) más cerca de Tg. La temperatura a la cual ocurre esta separación coincide con la temperatura a la cual se observa el desacople entre la difusión de solutos contenidos en soluciones acuosas de sacarosa con  la viscosidad del solvente.