Científicos alemanes y chinos buscan con este avance tecnológico transformar la fabricación de materiales microscópicos
Redacción
Un micromotor impulsado únicamente por agua logra girar sin electricidad, imanes ni contacto: un avance que podría transformar la fabricación de materiales microscópicos.
Durante décadas, conseguir que un objeto microscópico gire de forma controlada ha exigido recurrir a campos magnéticos, impulsos eléctricos o complejos procesos químicos. Un grupo internacional de investigadores acaba de demostrar que existe otro camino mucho más sencillo: aprovechar únicamente el comportamiento natural del agua.
El trabajo, desarrollado por científicos del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) de Alemania y del Suzhou Institute of Nano-tech and Nano-bionics (SINANO) de la Academia China de Ciencias, muestra que un diminuto sistema flotante puede convertir un simple movimiento vertical en una rotación continua gracias a la dinámica de la superficie del agua. Los resultados han sido publicados en la revista científica Science Advances.
El dispositivo desarrollado por los investigadores está fabricado mediante impresión 3D e incorpora un pequeño canal con forma de espiral. Sobre él se coloca un diminuto flotador que permanece suspendido justo encima de la superficie del agua.
A primera vista ocurre algo curioso. Si el conjunto se mueve lentamente hacia arriba y hacia abajo, el flotador únicamente oscila de un lado a otro. Nada más. Sin embargo, cuando aumenta ligeramente la frecuencia del movimiento aparece un fenómeno físico mucho más interesante.
En ese momento comienzan a formarse pequeños vórtices superficiales, diminutos remolinos prácticamente invisibles que alteran el equilibrio del movimiento. En lugar de compensarse entre sí, esas pequeñas fuerzas generan una rotación acumulativa que hace girar el objeto siempre en el mismo sentido.
VÓRTICES
El equipo recurrió a simulaciones numéricas para comprender exactamente qué estaba sucediendo. Los modelos mostraron que, cuando aparecen los vórtices, el flujo del agua deja de ser completamente simétrico. Esa ligera asimetría basta para romper el equilibrio del movimiento oscilatorio y transformar una vibración vertical repetitiva en una rotación constante.
Lo interesante es que todo el proceso ocurre aprovechando energía mecánica extremadamente simple, sin necesidad de motores eléctricos, engranajes, lubricantes o sistemas de transmisión.
Para demostrar que el sistema podía tener aplicaciones reales, los investigadores lo utilizaron para retorcer fibras de seda de entre 10 y 20 micrómetros de diámetro. Trabajar con fibras tan finas supone un enorme desafío. Las máquinas tradicionales ejercen presión mecánica directa y, con frecuencia, terminan rompiéndolas antes de completar el proceso.
Al emplear únicamente el movimiento del agua, las fibras permanecen prácticamente libres de tensiones mecánicas. El resultado son estructuras helicoidales multicapa obtenidas con gran precisión y con un riesgo muy reducido de deterioro.
Fuente: ecoinventos.org y mundodeportivo.com
