Se pensaba que la forma en que los átomos se arreglaban a sí mismos en la escala más pequeña seguía una regla de `` piel de tambor '', pero los matemáticos han encontrado ahora una solución más sencilla.

Los arreglos atómicos en diferentes materiales pueden proporcionar mucha información sobre las propiedades de los materiales, y cuál es el potencial para alterar para qué se pueden utilizar.

Sin embargo, donde dos materiales se tocan, en su interfaz, surgen interacciones complejas que dificultan la predicción de la disposición de los átomos.

Ahora, en un artículo publicado hoy en Física de la naturaleza , Investigadores del Imperial College London y la Universidad Carlos III de Madrid han ideado un nuevo modelo que predice mejor cómo se organizan los átomos entre sí.

El coautor, el profesor Andrew Parry, del Departamento de Matemáticas de Imperial, dijo:"Es una forma completamente nueva de ver la interfaz líquido-gas. También se puede aplicar a otros tipos de interfaces:siempre que dos materiales diferentes se unen y queremos saber cómo se relacionan los átomos entre sí, estas ideas se pueden utilizar ".

Donde los gases y los líquidos se encuentran:una situación compleja

Cuando los materiales están en estado sólido, sus átomos están dispuestos en patrones muy uniformes, como cuadrículas, láminas y celosías. Esto significa que conocer la posición de un átomo puede revelar las posiciones de todos sus átomos vecinos.

Sin embargo, en líquidos y gases, la disposición de los átomos puede ser muy diferente a lo largo del volumen del material. Los átomos pueden estar empaquetados 'localmente' más juntos, conduciendo a áreas más densas, y puede cambiar rápidamente.

Una de las situaciones más complejas es cuando los líquidos y los gases se encuentran. El profesor Parry dijo:"Si imagina un vaso de agua, la capa superficial superior de agua en contacto con el aire actúa de manera diferente al agua de abajo; tiene tensión superficial. Cuando perturbas la superficie, por ejemplo, golpeando el cristal, las ondas cambian los patrones de los átomos de agua en la superficie ".

A través de un vaso de agua, Se cree que la disposición de los átomos creada por las ondas surge de un comportamiento similar al de una "piel de tambor":la tensión superficial significa que el agua se tensa como un tambor y actúa en consecuencia cuando se perturba.

Perforando la analogía de la piel del tambor

Anteriormente se creía que este tipo de comportamiento también funcionaba a escala atómica:que a nivel de átomos individuales, estaba ocurriendo el mismo tipo de comportamiento de piel de tambor, ordenando los átomos de cierta manera.

Sin embargo, Grandes simulaciones y cálculos de cómo se comportan los átomos en esta situación no muestran una versión reducida del comportamiento de la piel del tambor, como era de esperar.

Ahora, El profesor Parry y el Dr. Carlos Rascón de la Universidad Carlos III de Madrid han encontrado una serie de nuevas soluciones a este problema que no se basan en la analogía de tambor y piel.

Al combinar información sobre las ondas creadas cuando la superficie se ve perturbada y cómo los átomos se agrupan localmente, el dúo pudo descubrir cómo los átomos se organizan entre sí.

Llegar a la simplicidad subyacente del sistema

El profesor Parry dijo:"Siempre que vemos fenómenos a mayor escala, como la temperatura, presión y tensión superficial:generalmente surgen de conceptos que observamos en el mundo microscópico. Por eso, en este caso, el comportamiento de la piel del tambor surge de algo completamente diferente a nivel microscópico.

"Ahora podemos llegar a la simplicidad subyacente del sistema sin tener que estirar demasiado la analogía de la piel del tambor".

La nueva teoría y el conjunto de soluciones coincidieron con los resultados de la simulación más grande jamás realizada del comportamiento de la interfaz líquido-gas, realizada mucho mejor que el modelo de revestimiento de tambor.

"El modo Goldstone y las resonancias en la región interfacial fluida" de A.O. Parry y C. Rascón se publica en Física de la naturaleza .