El orden también surge en un proceso supuestamente aleatorio

   MADRID, 11 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Investigadores de Stanford han observado la sorprendente disposición ordenada de miles de gotas de agua al moverse a través de un pequeño dispositivo que se usa en investigación biomédica.

   En lugar de desenvolverse al azar como era de esperar, las gotas siguieron un patrón predecible al ser canalizadas en la punta del dispositivo. Estas observaciones llevaron al estudiante graduado Ya Gai y al profesor de Ingenieria Mecánica Sindy K.Y.Tang a deducir reglas matemáticas y entender por qué existen tales disposiciones. El trabajo ha sido publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

   Todo comenzó con un esfuerzo por diseñar dispositivos diminutos llamados chips de microfluidos, diseñados para automatizar y acelerar la investigación biomédica. En el pasado, los experimentos de laboratorio implicaban el uso de un cuentagotas para depositar las muestras biológicas en un tubo de ensayo para la observación. Pero dispositivos de microfluidos funcionan mucho más eficientemente. Del tamaño de un sello de correos, están hechos de silicona que contiene muchos canales finos a través de los cuales los investigadores pueden bombear pequeñas cantidades de líquidos. Los dispositivos permiten a los investigadores colocar una muestra en una gota de agua rodeada de una fina película de aceite. Esa gota se coloca en el tubo de ensayo. La película aceitosa mantiene cada gotita por separado.

   Los chips de microfluidos desarrollados en el laboratorio de Tang pueden crear millones de estas gotitas de forma rápida. Las gotas que fluyen de manera constante se canalizaron en última instancia en una sola fila al pasar por un instrumento que observa dentro de la gota, informa la Universidad de Stanford en un comunicado.

   "Mientras se estudiaba la física de flujo de las gotitas en el embudo, se observó que, en contra de las expectativas, las gotitas se disponían una sobre otra de una manera muy ordenada, mientras presionaban desde el extremo ancho hasta el extremo estrecho del embudo, en el que puede encajar sólo una gota a la vez", dijo Tang.

   El equipo vio paquetes de gotas deslizarse unas contra las otras, algo que se ve más típicamente en cristales sólidos. "Eso hizo que consideremos los conceptos de la mecánica de sólidos," dijo Tang.

   Mientras las gotas de agua son blandas y los metales parecen sólidos, si un observador se aleja más allá de lo visible, pequeñas gotas recubiertos en aceite tienen cierta semejanza con átomos de metal envueltos en nubes de electrones.

   "Ambos ocupan el espacio", dijo Cai. "No se puede poner dos átomos o dos gotas en el mismo lugar." Los investigadores encontraron que cuando se aplica una fuerza - por ejemplo, cuando se utiliza la presión de microfluidos para forzar el paso de gotas a través del embudo - se aprietan unas contra otras y se mueven de acuerdo con las leyes de la mecánica.

   Cuando los cristales se deforman, se forman defectos llamados dislocaciones y se mueven a través del entramado alrededor de los átomos. Resulta que el patrón periódico de las gotitas es el resultado de la dinámica de dislocación, que también se produce cuando se deforman los sólidos cristalinos.

   "Más allá de la importancia inmediata para la microfluídica, creemos que nuestros hallazgos podrían aplicarse un día para la formación de nanocristales en formas precisas", dijo Tang. Los investigadores todavía no tienen una manera de ejercer el tipo de presión constante sobre los átomos de metal que los chips de microfluidos pueden hacer con las gotitas de agua separados por aceite.

   El proceso correspondiente para el conformado de metales se llama extrusión - también es lo que sucede cuando apretamos el extremo ancho del tubo de pasta de dientes para depositar una gota en nuestro cepillo. Si los técnicos encuentran una manera que pudiera extruir átomos a través de un canal de nanoescala, uno podría imaginar los átomos a lo largo de la canalización al igual que las gotas de agua en el canal de microfluidos.

   Si la extrusión a nanoescala se hace posible con átomos metálicos, este experimento sugiere que puede ser utilizado para producir nanocables con precisión de diámetro de un solo átomo.