Un equipo de investigadores de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), la Universidad de Lieja y el Instituto Helmholtz Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy han desarrollado un micro-nadador que parece desafiar las leyes de la dinámica de fluidos:Su modelo, que consta de dos cuentas conectadas por un resorte lineal, es propulsado por oscilaciones completamente simétricas. El teorema de la vieira establece que esto no se puede lograr en microsistemas de fluidos. Los hallazgos ahora se han publicado en la revista académica. Cartas de revisión física .

Las vieiras pueden nadar en el agua aplaudiendo rápidamente sus conchas. Son lo suficientemente grandes como para seguir avanzando a través del momento de inercia mientras la vieira abre su caparazón para el siguiente golpe. Sin embargo, el teorema de la vieira se aplica más o menos dependiendo de la densidad y viscosidad del fluido:un nadador que hace movimientos simétricos o recíprocos hacia adelante o hacia atrás similares a la apertura y cierre de la concha de vieira no se moverá ni una pulgada. "Nadar en el agua es tan difícil para los organismos microscópicos como lo sería para los humanos nadar en el alquitrán". ", dice el Dr. Maxime Hubert." Esta es la razón por la que los organismos unicelulares tienen medios de propulsión comparativamente complejos, como pelos vibrantes o flagelos giratorios ".

Nadando en la mesoescala

El Dr. Hubert es investigador postdoctoral en el grupo del Prof. Dr. Ana-Suncana Smith en el Instituto de Física Teórica de la FAU. Junto con investigadores de la Universidad de Lieja y el Instituto Helmholtz Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy, El equipo de FAU ha desarrollado un nadador que no parece estar limitado por el teorema de la vieira:el modelo simple consiste en un resorte lineal que conecta dos cuentas de diferentes tamaños. Aunque el resorte se expande y contrae simétricamente bajo la inversión del tiempo, el micro nadador todavía puede moverse a través del fluido.

"Probamos originalmente este principio usando simulaciones por computadora, ", dice Maxime Hubert." Luego construimos un modelo funcional ". En el experimento práctico, Los científicos colocaron dos perlas de acero que medían unos pocos cientos de micrómetros de diámetro en la superficie del agua contenida en una placa de Petri. La tensión superficial del agua representó la contracción del resorte y la expansión en la dirección opuesta se logró con un campo magnético que provocó que las microperlas se repelen periódicamente a otras.

Visión:robots natadores para el transporte de drogas.

El nadador puede impulsarse por sí mismo porque las cuentas son de diferentes tamaños. Maxime Hubert dice:"El cordón más pequeño reacciona mucho más rápido a la fuerza del resorte que el cordón más grande. Esto causa un movimiento asimétrico y el cordón más grande se tira junto con el cordón más pequeño. Por lo tanto, estamos usando el principio de inercia, con la diferencia de que aquí nos ocupamos de la interacción entre los cuerpos más que de la interacción entre los cuerpos y el agua ".

Aunque el sistema no ganará ningún premio por su velocidad, avanza aproximadamente una milésima parte de la longitud de su cuerpo durante cada ciclo de oscilación, la mera simplicidad de su construcción y mecanismo es un avance importante. "El principio que hemos descubierto podría ayudarnos a construir pequeños robots nadadores, ", dice Maxime Hubert." Algún día podrían usarse para transportar drogas a través de la sangre a un lugar preciso ".