Viajando al centro de la Tierra, a la Jules Verne, no sucederá pronto. Un nuevo material hecho de un metal líquido y partículas magnéticas, sin embargo, podría hacer que sea mucho más fácil para los investigadores recrear las poderosas fuerzas en el núcleo del planeta.

"Potencialmente podemos reproducir algunos de los fenómenos vistos en planetas y estrellas con este material, "dijo Eric Brown, profesor asistente de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en Yale y autor principal de un estudio publicado el 30 de enero en la revista Fluidos de revisión física .

El nuevo material está hecho de una aleación de indio y galio (eGaIn) con varias partículas suspendidas en su interior. Cuando fluye, su capacidad para generar o modificar campos magnéticos es hasta cinco veces mayor que la del metal líquido puro. Ese, junto con un aumento significativo de la conductividad eléctrica, significa que los investigadores pueden usar el material para estudiar los efectos de la magnetohidrodinámica (MHD), las propiedades magnéticas de los fluidos conductores que generalmente solo se observan en los núcleos de planetas y estrellas.

Un desafío de suspender partículas en metales líquidos es que el aire oxida la piel de los metales, manteniendo las partículas en la superficie. Los investigadores solucionaron esto sumergiendo el metal líquido en una solución ácida, que elimina y previene la oxidación.

"Logramos suspender casi todo lo que queríamos:acero, zinc, níquel, Hierro:básicamente cualquier cosa con una conductividad superior a la del eGaIn, "dijo Florian Carle, un asociado postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales de Yale, y autor principal del artículo.

El descubrimiento podría tener beneficios para la geofísica, astrofísica, y otros campos que exploran la dinámica del campo magnético de la Tierra, que es generado por el metal líquido que fluye en el núcleo. Este campo magnético crea una corriente eléctrica dentro de la Tierra y bloquea la radiación del espacio. Considerando la amplia gama de aplicaciones potenciales del material, los investigadores desarrollaron un protocolo detallado para garantizar que otros laboratorios pudieran reproducir sus resultados.

Un uso potencial del material es el estudio de volteretas de polos magnéticos, cuando los polos norte y sur de la Tierra se invierten. No sucede a menudo, en promedio, los cambios ocurren una vez cada pocos cientos de miles de años, pero los efectos del interruptor geomagnético pueden ser devastadores al levantar temporalmente la barrera que protege la radiación del espacio. Algunos científicos creen que estos cambios han provocado la extinción de varias especies en la Tierra.

Con el material, Carle dijo, los investigadores pueden "crear una Tierra más pequeña" y explorar estos fenómenos y potencialmente hacer mejores predicciones sobre inversiones de polos y otros efectos del campo magnético. En otros laboratorios se han intentado recrear el campo magnético de la Tierra, pero con un éxito limitado. La mayoría implica el uso de sodio líquido altamente explosivo, lo que requiere modelos muy grandes.

"La gente ha probado estas grandes cámaras de flujo de hasta tres metros de diámetro, lleno de sodio líquido y girando como una Tierra en miniatura, "dijo Brown.

Con el material que han desarrollado los investigadores de Yale, los científicos pueden potencialmente crear modelos tan pequeños como 20 centímetros cuadrados para recrear los fenómenos de los campos magnéticos. Además de ser mucho más fácil trabajar con él, el material permite a los usuarios ajustar su viscosidad y niveles de magnetismo para adaptarse mejor a sus propias investigaciones y aplicaciones.

"Por lo tanto, es posible que obtengan resultados que no podría obtener con sodio líquido, o incluso observar fenómenos MHD completamente diferentes, "dijo Carle.

Debido a que estos efectos se pueden crear a una escala tan pequeña, el material también podría conducir a la creación de nuevos dispositivos. "Puede imaginarse a la gente que crea aplicaciones que utilizan estos fenómenos MHD en entornos industriales y de laboratorio, "Dijo Brown.