Gotas cuadradas y redes líquidas

Unos científicos han conseguido crear formas líquidas que son casi imposibles de encontrar en la naturaleza.

Cuando dos masas líquidas se juntan, acaban alcanzando un estado estacionario llamado equilibrio termodinámico; en la vida cotidiana, vemos ejemplos de ello cuando el aceite flota sobre el agua y cuando la leche se mezcla uniformemente con el café.

Jaakko Timonen, Nikos Kyriakopoulos y Geet Raju, los tres de la Universidad de Aalto en Finlandia, se propusieron alterar con ciertos líquidos este tipo de estado para ver qué ocurre, y comprobar si es factible controlar el resultado.

En sus experimentos, el equipo utilizó combinaciones de aceites con diferentes constantes dieléctricas y conductividades. Timonen y sus colegas sometieron entonces los líquidos a un campo eléctrico.

Cuando activaban un campo eléctrico sobre la mezcla, la carga eléctrica se acumulaba en la superficie de contacto (interfase) entre los aceites. Esta densidad de carga saca a la interfase del equilibrio termodinámico y la convierte en estructuras exóticas. Además de verse alterados por el campo eléctrico, los líquidos quedaron confinados en una fina lámina casi bidimensional. Esta combinación hizo que los aceites adoptaran patrones completamente inesperados y formasen gotas con características anómalas.

En los experimentos, los líquidos interactuaron de maneras exóticas entre ellos, conformando estructuras complejas que es casi imposible hallar en la naturaleza. (Imagen: Aalto University)

En los experimentos, las gotas podían adoptar la forma de cuadrados y hexágonos con lados rectos, lo que es casi imposible en la naturaleza, donde las pequeñas burbujas y gotas tienden a formar esferas. También se puede conseguir que los dos líquidos formen retículas interconectadas, adoptando patrones de red que se dan con regularidad en los materiales sólidos, pero que son insólitos en las mezclas líquidas. Los líquidos pueden incluso formar una forma geométrica del tipo conocido como toro (similar a una rosquilla), y son capaces de mantenerla mientras se aplica el campo, a diferencia de lo que ocurre en la naturaleza, ya que los líquidos tienen una fuerte tendencia a derrumbarse sobre sí mismos y, en el caso del toro, llenar el agujero del centro. Los líquidos también pueden formar filamentos que se enrollan y giran alrededor de un eje.

Timonen, Kyriakopoulos y Raju detallan los resultados de estos experimentos en la revista académica Science Advances, bajo el título “Diversity of non-equilibrium patterns and emergence of activity in confined electrohydrodynamically driven liquids”. (Fuente: NCYT de Amazings)