Gota de agua teledirigida

¿Es posible hacer rodar rápidamente una gota de agua sobre una superficie, guiándola hacia la dirección escogida, deteniéndola en el sitio y momento que deseemos, tantas veces como queramos, y sin necesidad de tocarla?

Los intentos anteriores de controlar el movimiento de gotas individuales de líquidos se han basado mayormente en plataformas especiales. Por ejemplo, en una superficie que tiene una sección más hidrófoba que otra, el agua se alejará espontáneamente de esa zona y fluirá hacia el lado más hidrofílico. También se utilizaron estímulos externos, como el calor o la luz, para dirigir el movimiento de los líquidos. Pero los fluidos en estos sistemas tienden a moverse a una velocidad lenta, y su desplazamiento no puede detenerse a voluntad del usuario durante el proceso. Además, estas técnicas suelen requerir materiales e instrumentos difíciles de conseguir, por lo que se limitan sobre todo al uso en el laboratorio.

El equipo de Yifan Si, de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong en China, diseñó un nuevo dispositivo con el que empleó una diminuta bola de hierro con una superficie extremadamente hidrofílica. Cuando se introduce en una gota de agua, la bolita, que mide aproximadamente un milímetro de diámetro, atrae el agua a su alrededor, de modo que esta envuelve a la bolita y la sigue allá a donde esta vaya.

El equipo colocó la bolita envuelta en agua sobre una superficie extremadamente hidrófoba. Moviendo un imán debajo de la superficie, los investigadores hicieron que la bolita hidrofílica, así como la gota de agua adherida a ella, se movieran en cualquier dirección que ellos quisieran y se detuvieran en cualquier momento que ellos decidieran. La bolita podía circular a una velocidad de hasta 2 metros por segundo sin perder el agua adherida a su superficie.

La gota de agua (con una bolita de hierro en su interior) deambulando entre obstáculos. (Foto: Yifan Si)

Aunque la bolita de 1 milímetro solo puede transportar una gota, la capacidad del sistema puede mejorar aumentando la superficie de la bolita. Los investigadores experimentaron con una bolita de 2 milímetros y descubrieron que mientras seguía el movimiento del imán externo podía transportar con ella hasta un mililitro de agua.

El equipo también probó el sistema al revés, colocando la gota de agua y la bolita debajo de la superficie y el imán en la parte superior. El imán situado encima de la superficie consiguió atraer la bolita de hierro, y la gran fuerza de adhesión superficial entre la bolita y el agua impidió que la gota cayera, a pesar de la gravedad. En el sistema invertido, la gota de agua con la bolita de hierro dentro podía seguir moviéndose, aunque a una velocidad de 2 centímetros por segundo como máximo.

El equipo de investigación expone los detalles de sus experimentos en la revista académica Cell Reports Physical Science, con el título "Bioinspired magnetically driven liquid manipulation as microrobot". (Fuente: NCYT de Amazings)