Home Tecnología Los físicos hacen gotitas cuadradas y rejillas líquidas.

Los físicos hacen gotitas cuadradas y rejillas líquidas.

by notiulti

Crédito: Universidad Aalto

Cuando dos sustancias se juntan, eventualmente se asentarán en un estado estable llamado equilibrio termodinámico; los ejemplos incluyen aceite que flota sobre el agua y leche que se mezcla uniformemente con el café. Los investigadores de la Universidad Aalto en Finlandia querían alterar este tipo de estado para ver qué sucede y si pueden controlar el resultado.


“Las cosas en equilibrio tienden a ser bastante aburridas”, dice el profesor Jaakko Timonen, cuyo grupo de investigación llevó a cabo un nuevo trabajo publicado en Avances de la ciencia el 15 de septiembre. “Es fascinante sacar a los sistemas del equilibrio y ver si las estructuras que no están en equilibrio pueden controlarse o ser útiles. La vida biológica en sí misma es un buen ejemplo de comportamiento verdaderamente complejo en un grupo de moléculas que están fuera de equilibrio. equilibrio termodinámico. “

En su trabajo, el equipo utilizó combinaciones de aceites con diferentes constantes dieléctricas y conductividades. Luego sometieron los líquidos a una campo eléctrico.

“Cuando encendemos un campo eléctrico sobre la mezcla, carga eléctrica se acumula en la interfaz entre los aceites. Esta cargar densidad corta la interfaz fuera del equilibrio termodinámico y en formaciones interesantes “, explica el Dr. Nikos Kyriakopoulos, uno de los autores del artículo. Además de ser interrumpidos por el campo eléctrico, los líquidos se confinaron en una hoja delgada, casi bidimensional Esta combinación llevó a que los aceites se transformaran en varias gotas y patrones completamente inesperados.

Las gotitas del experimento podrían convertirse en cuadrados y hexágonos con lados rectos, lo que es casi imposible en la naturaleza, donde pequeñas burbujas y gotitas tienden a formar esferas. También se podría hacer que los dos líquidos se formen en celosías interconectadas: patrones de rejilla que ocurren regularmente en materiales sólidos pero que no se conocen en líquido mezclas. Los líquidos incluso pueden ser persuadidos para que formen un toro, una forma de rosquilla, que se mantuvo estable y mantuvo su forma mientras se aplicaba el campo, a diferencia de lo que ocurre en la naturaleza, ya que los líquidos tienen una fuerte tendencia a colapsar y llenar el agujero en el centro. Los líquidos también pueden formar filamentos que ruedan y giran alrededor de un eje.

“Todas estas formas extrañas son causadas y sostenidas por el hecho de que el movimiento de las cargas eléctricas que se acumulan en la interfaz les impide colapsar y volver al equilibrio”, dice Geet Raju, el primer autor del artículo.

Uno de los emocionantes resultados de este trabajo es la capacidad de crear estructuras temporales con un tamaño controlado y bien definido que se pueden encender y apagar con voltaje, un área que los investigadores están interesados ​​en explorar más a fondo para crear dispositivos ópticos controlados por voltaje. . Otro resultado potencial es la capacidad de crear poblaciones interactivas de microfilamentos rodantes y microgotas que, en algún nivel elemental, imitan la dinámica y el comportamiento colectivo de microorganismos como bacterias y microalgas que se impulsan a sí mismos utilizando mecanismos completamente diferentes.

La investigación se llevó a cabo en el Departamento de Física Aplicada en el grupo de investigación de Materia Activa, dirigido por el profesor Timonen. El documento “Diversidad deequilibrio patrones y aparición de actividad en líquidos confinados impulsados ​​electrohidrodinámicamente “se publica de acceso abierto en Avances de la ciencia.


Las temperaturas efectivas conectan los sistemas de equilibrio y no equilibrio


Más información:
Diversidad de patrones de desequilibrio y aparición de actividad en líquidos confinados impulsados ​​electrohidrodinámicamente, Avances de la ciencia (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abh1642

Proporcionado por
Universidad Aalto

Citación: Los físicos hacen gotas cuadradas y rejillas líquidas (2021, 15 de septiembre) recuperado el 15 de septiembre de 2021 de https://phys.org/news/2021-09-physicists-square-droplets-liquid-lattices.html

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