Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto que el galio indio (EGaIn), un metal líquido con una de las tensiones superficiales más altas, se puede inducir a que se propaguen y formen patrones llamados fractales con la aplicación de bajo voltaje. El trabajo tiene implicaciones para controlar la forma de los metales líquidos.
La tensión superficial es la fuerza ejercida por la superficie de un líquido que hace que "gotee" o forme gotitas. Agua, por ejemplo, tiene una alta tensión superficial, así que se forma, mientras que el alcohol, con una tensión superficial más baja, tiende a extenderse. Metales líquidos, como el mercurio, tienen una tensión superficial enorme y, por lo tanto, casi siempre son esféricas. De hecho, EGaIn tiene la tensión superficial más alta de cualquier líquido conocido a temperatura ambiente.
En un hallazgo sorprendente, La profesora de física de Carolina del Norte, Karen Daniels, y el profesor de ingeniería química y biomolecular, Michael Dickey, descubrieron que la aplicación de bajo voltaje a la superficie de EGaIn hace que el metal líquido se extienda y forme patrones fractales en forma de copos de nieve.
"La aplicación de voltaje a EGaIn forma una capa delgada de óxido en la superficie del metal, que reduce efectivamente la tensión superficial, "Dickey dice". Normalmente, la tensión de los líquidos se puede reducir agregando surfactantes, como poner jabón o detergente en agua, al líquido. Es fácil poner jabón en el agua pero es difícil sacar el jabón. A diferencia de, el uso de voltaje para controlar la tensión es interesante porque es reversible, e increíblemente eficaz ".
"También descubrimos que si se aplica una mayor cantidad de voltaje al metal, éste deja de extenderse y se vuelve a formar gotas. "Dice Daniels." Eso se debe a la cantidad de óxido producido:una pequeña cantidad reduce la tensión superficial, pero demasiado forma una costra sobre el metal y evita que se extienda. Por lo tanto, controlar el voltaje es una buena forma de controlar la propagación del metal ".
Los investigadores registraron el comportamiento del metal a medida que bajaba la tensión superficial. Menos de un voltio de electricidad hizo que el metal se extendiera y formara diferentes fractales, o patrones. Curiosamente, los fractales formados por EGaIn parecen ser únicos; es decir, no coinciden con ninguno de los fractales descritos actualmente. "Aparte de ser inusual, la otra implicación de estos fractales es que para que se formen, la tensión superficial del metal líquido debe ser cercana a cero, "Dice Daniels.
"Este trabajo sugiere que la formación del óxido no solo reduce la tensión superficial del metal líquido, pero que también crea tensiones de compresión, lo opuesto a la tensión, que ayudan a que el metal se extienda y forme fractales, "Dickey dice." Esto es interesante porque los líquidos siempre están bajo tensión, y ahora tenemos una herramienta para aplicar fuerzas de compresión directamente a la superficie de un líquido. Estas propiedades nos dan un mayor control sobre el comportamiento del metal ".
La obra aparece en Cartas de revisión física .
