Extraño efecto causa que las partículas se ‘congelen’ al calentarlas

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Extraño efecto causa que las partículas se ‘congelen’ al calentarlas

(Caciagli et al.)

Normalmente, cuando calientas una sustancia, sus partículas ganan velocidad, como una sopa de pollo hirviendo en la estufa. ¿Pero te imaginas que suceda lo contrario? Es decir, ¿te imaginas ‘congelar’ una sustancia al calentarla? Es una idea contradictoria; sin embargo, un equipo de físicos demostró que es posible para algunas sustancias.

En lugar de hacer rebotar las partículas y esparcirlas, los investigadores demostraron que al usar un láser para calentar una sustancia, podían hacer que estas partículas permanezcan en su lugar y obligarlas a agruparse, como si estuvieran pasando por un proceso de ‘congelamiendo’.

Los experimentos se llevaron a cabo con una sustancia compuesta por partículas coloidales en una interfaz de agua y aceite. Las pequeñas gotas de aceite fueron recubiertas de ADN para comprender mejor la dinámica que tiene lugar entre ellas cuando se calientan con la luz.

Los detalles del estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), fueron publicados en Physical Review Letters.

Coloide débilmente unido

Para estudiar el efecto que la luz tiene sobre las gotitas de aceite, el físico Alessio Caciagli y su equipo las cubrieron con un polímero que estaba muy espolvoreado con cadenas simples de ADN.

Estas bolas de aceite difusas (de unas decenas de micrómetros de diámetro) se combinaron luego en una suspensión con partículas de poliestireno de aproximadamente medio micrómetro de diámetro. 

El ADN conectó el poliestireno a la superficie exterior de las gotas de aceite, de modo que cuando el material se suspendió en agua formó un coloide débilmente unido.

Aquí empezó la diversión

Cuando había oscuridad, las partículas de poliestireno se encontraban dispersas. Sin embargo, cuando se les apuntó con un láser, todo cambió.

Al iluminar la interfaz de aceite y agua con un láser, una sola partícula de poliestireno quedaba atrapada por efectos ópticos ya conocidos. El láser incrementaba la temperatura de la partícula en unos 5 grados Celsius, creando una diferencia de temperatura con el agua circundante.

Esta diferencia creaba un flujo entre los dos líquidos, haciendo que se acerquen las otras partículas de poliestireno en suspensión.

El resultado es una cristalización peculiar de partículas coloidales provocada por el calor de un haz de luz. Es como si hubiésemos congelado parte de la sustancia al entregarles energía.

Para deshacer esta cristalización, solo fue necesario apagar el láser. De esa manera, se dispersaban de manera natural.

Aunque a simple vista parece tratarse de un fenómeno bastante contradictorio y fuera de las leyes que rigen nuestro universo, la física relacionada es bastante fundamental y fue probada numerosas veces por el equipo.

La luz está demostrando ser un instrumento muy versátil al momento de manipular partículas. Dado que el continuo avance de la tecnología hace que trabajemos cada vez con materiales más diminutos, no sería descabellado pensar formas en las que podríamos inventar equivalentes a alicates o martillos con la luz.

Sin duda alguna, a pesar que las investigaciones se encuentran en etapa prematura, es un indicador que todavía podemos encontrar fenómenos interesantes al frente de nuestras narices.

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