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sábado, 20 de agosto de 2011

Nuevas propiedades del flujo de partículas en líquidos

Nuevas propiedades del flujo de partículas en líquidos. Universidad Tecnológica de Viena
Un equipo de científicos austríacos ha realizado un descubrimiento interesante sobre cómo pueden formarse partículas en líquidos siguiendo patrones organizados.

Según informan en un artículo publicado en la revista Physical Review Letters, estos científicos de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Viena) y de la Universidad de Viena han descubierto que un líquido no tiene por qué estar compuesto por una agrupación desordenada de moléculas. Su investigación ha sacado a relucir estructuras desconocidas formadas por partículas diminutas flotando en líquidos. Parece ser que si se ejerce presión mecánica ciertas agrupaciones de partículas pueden formar hileras de forma espontánea y modificar enormemente las propiedades del líquido.

Los autores estudiaron líquidos que contienen partículas diminutas en suspensión (coloides) como sangre, tinta y gachas mediante simulaciones informáticas. En algunos de estos líquidos las partículas forman agrupaciones que se convierten en estructuras regulares, de forma similar a como se acumulan los átomos en un cristal. Examinando estas sustancias cristalinas los científicos averiguaron que, si se ejerce presión mecánica, el patrón cristalino puede modificarse para generar una estructura distinta e incluso desaparecer completamente.

Si las partículas diminutas son capaces de acumularse se pueden formar agrupaciones, y dentro de estas pueden superponerse y mezclarse. Sorprendentemente, estas agrupaciones no adoptan posiciones aleatorias, sino que forman una estructura espontánea y regular denominada «cristal de acumulación» (cluster crystal). Los científicos encargados del estudio observaron que en un principio la estructura cristalina comienza a derretirse y las conexiones entre las agrupaciones a romperse. De estas agrupaciones licuadas de partículas surge espontáneamente un nuevo orden regular y se forman hileras largas y rectas de partículas alineadas en paralelo.

Arash Nikoubashman, de la TU Viena y autor principal del estudio, explicó: «Si se aumenta la densidad de las partículas se añaden más partículas a cada agrupación, pero la distancia entre ellas no varía».

Durante el proceso de creación de estas hileras el líquido se diluye y su viscosidad se reduce. Esto se debe a que las hileras se deslizan con facilidad las unas respecto a las otras. Si el material se somete a más presión las hileras también se rompen y forman «un líquido fundido sin estructura de agrupaciones de partículas» y su viscosidad vuelve a aumentar. La cantidad de partículas que se desplazan de su posición inicial y frenan el flujo también se eleva. Este comportamiento es el mismo en todo tipo de cristales de acumulación.

El estudio reseñado se basa en otros anteriores realizados sobre el tema que ya mostraron que estas partículas podían presentar comportamientos extraños en condiciones externas definidas.

Además de los aspectos teóricos, estos descubrimientos poseen implicaciones para una amplia gama de aplicaciones prácticas, por ejemplo para el estudio de la sangre o polímeros largos como el ADN o para la construcción de amortiguadores de vibración y ropa protectora. También son importantes para la biotecnología y las industrias petroquímica y farmacológica o para cualquier otra actividad que se sirva de nanomateriales confeccionados a medida.

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