En un nuevo estudio publicado la semana pasada en Avances de la ciencia , Investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) crearon pequeños vórtices arremolinados a partir de partículas magnéticas, proporcionando información sobre el comportamiento que gobierna dichos sistemas, lo que abre nuevas oportunidades para materiales y dispositivos con nuevas propiedades.

El físico de Argonne Alexey Snezhko y sus colegas volcaron una pila de diminutas micropartículas magnéticas, cada uno tan grande como el diámetro de un cabello humano, en un plato de líquido con fondo cóncavo. Luego aplicaron un campo magnético oscilante y modificaron los parámetros, observando el comportamiento de las partículas cuando comenzaron a rodar. Con la configuración adecuada, las partículas se fusionaron espontáneamente en un vórtice arremolinado.

"Es un poco como si hubieras arrojado al azar un montón de bolas a una mesa de billar, y comenzaron a girar en un círculo mientras rodaban, ", Dijo Snezhko." Nuestro estudio implica mapear este sistema activo y sus comportamientos, lo que podría inspirar nuevos materiales y dispositivos con capacidades únicas ".

El descubrimiento es de interés en el campo en crecimiento llamado "materia activa" o "sistemas activos, "en el que grupos de agentes individuales utilizan energía de sus entornos para formar sistemas organizados. Esto describe el comportamiento de bandadas de aves, bancos de peces e incluso la forma en que nuestras células construyen sus estructuras internas.

Principios similares gobiernan el comportamiento de estos sistemas a pesar de su composición y orígenes muy diferentes, y los científicos quieren aprovechar estos principios para construir nuevos materiales activos con propiedades únicas, como materiales que podrían curarse a sí mismos, cambian sus propiedades en respuesta a estímulos externos o aportan nuevas funcionalidades.

Por ejemplo, Snezhko dijo:los vórtices podrían usarse para transportar carga en diminutos dispositivos de microfluidos, como biochips o laboratorios en un chip, o para crear un movimiento de fluidos en remolino alrededor de ellos para mezclar componentes a microescala.

Snezhko y sus colegas también encontraron que el "ruido" de las imperfecciones de la superficie de las partículas era a menudo la clave para desencadenar el comportamiento de flocado.

A diferencia de estudios anteriores sobre sistemas similares en Argonne que descubrieron, por ejemplo, cómo formar serpientes en movimiento a partir de micropartículas, que solo se puede ensamblar en la superficie de un líquido, estos vórtices existen en un líquido a granel, en el fondo sólido de un recipiente lleno de líquido. Esto ofrece más versatilidad para aquellos que buscan crear maquinaria pequeña utilizando estos principios.