Un estudio realizado por investigadores de KAIST reveló que un chorro de gas ionizado que sopla sobre el agua, también conocido como 'chorro de plasma, "produce una interacción más estable con la superficie del agua en comparación con un chorro de gas neutro. Este hallazgo se informó en la edición del 1 de abril de Naturaleza ayudará a mejorar la comprensión científica de las interacciones plasma-líquido y sus aplicaciones prácticas en una amplia gama de campos industriales en los que se utiliza la tecnología de control de fluidos, incluida la ingeniería biomédica, producción química, e ingeniería agrícola y alimentaria.

Los chorros de gas pueden crear depresiones en forma de hoyuelos en las superficies líquidas, y este fenómeno es familiar para cualquiera que haya visto la cavidad producida al soplar aire a través de una pajita directamente encima de una taza de jugo. A medida que aumenta la velocidad del chorro de gas, la cavidad se vuelve inestable y comienza a burbujear y salpicar.

"Comprender las propiedades físicas de las interacciones entre gases y líquidos es fundamental para muchos procesos naturales e industriales, como el viento que sopla sobre la superficie del océano, o métodos de fabricación de acero que implican soplar oxígeno sobre la parte superior del hierro fundido, "explicó el profesor Wonho Choe, un físico de KAIST y el autor correspondiente del estudio.

Sin embargo, a pesar de su importancia científica y práctica, poco se sabe acerca de cómo las cavidades de líquido soplado por gas se deforman y desestabilizan.

En este estudio, un grupo de físicos de KAIST dirigido por el profesor Choe y los colaboradores del equipo de la Universidad Nacional de Chonbuk en Corea y el Instituto Jožef Stefan en Eslovenia investigaron lo que sucede cuando un chorro de gas ionizado, también conocido como 'chorro de plasma, "se sopla sobre el agua. Se crea un chorro de plasma aplicando alto voltaje a una boquilla a medida que el gas fluye a través de ella, lo que hace que el gas se ionice débilmente y adquiera partículas cargadas que se muevan libremente.

El equipo de investigación utilizó una técnica óptica combinada con imágenes de alta velocidad para observar los perfiles de las cavidades de la superficie del agua creadas por chorros de gas helio neutro y chorros de gas helio débilmente ionizado. También desarrollaron un modelo computacional para explicar matemáticamente los mecanismos detrás de su descubrimiento experimental.

Los investigadores demostraron por primera vez que un chorro de gas ionizado tiene un efecto estabilizador sobre la superficie del agua. Descubrieron que ciertas fuerzas ejercidas por el chorro de plasma hacen que la cavidad de la superficie del agua sea más estable, lo que significa que hay menos burbujas y salpicaduras en comparación con la cavidad creada por un chorro de gas neutro.

Específicamente, El estudio mostró que el chorro de plasma consiste en ondas pulsadas de ionización de gas que se propagan a lo largo de la superficie del agua, las llamadas 'balas de plasma' que ejercen más fuerza que un chorro de gas neutro. haciendo la cavidad más profunda sin desestabilizarse.

"Esta es la primera vez que se informa sobre este fenómeno, y nuestro grupo considera esto como un paso crítico hacia adelante en nuestra comprensión de cómo los chorros de plasma interactúan con las superficies líquidas. A continuación, planeamos expandir este hallazgo a través de más estudios de casos que involucran diversas características de plasma y líquido, "dijo el profesor Choe.