Las intrincadas formaciones naturales, como las dunas de arena en forma de estrella o las rocas en forma de arco, pueden tener una forma tan decidida que es fácil preguntarse si alguien las ha diseñado. Los científicos han reconocido desde hace mucho tiempo que una combinación particular de campos de energía aleatorios y caóticos puede, por un largo periodo de tiempo, dan lugar a este tipo de formaciones únicas que salpican nuestro planeta. Pocos, sin embargo, han logrado replicar estos fenómenos naturales.

Investigadores de la Universidad Aalto de Finlandia ahora han encontrado una manera de imitar los procesos naturales que crean formas y paisajes complejos con la ayuda de una placa vibratoria y los campos de energía resultantes. Los resultados se publicaron el 22 de septiembre de 2021 en Avances de la ciencia .

Para crear el efecto, el equipo distribuyó hasta 100 partículas de diminutas bolas de metal, como las que se usan comúnmente para soldar, en una placa de silicio de 5x5 cm. Una cámara y un algoritmo inteligente permitieron al equipo rastrear y manipular las partículas en las formas deseadas, como letras del alfabeto, mientras el plato vibraba, creando campos de energía no lineales.

"Usamos la cámara para determinar la ubicación de las partículas, y el algoritmo seleccionó la frecuencia de vibración más apropiada para mover las partículas en la dirección deseada. Las partículas se mueven a través de la placa en una dirección particular dependiendo de la frecuencia de vibración, y la misma frecuencia puede causar direcciones de movimiento muy diferentes en diferentes partes de la placa, "explica el profesor Quan Zhou, quien lidera el grupo de investigación detrás de los hallazgos.

Los investigadores se sorprendieron de lo bien que el algoritmo inteligente podía predecir el movimiento de las partículas a diferentes frecuencias. a pesar de la complejidad de su movimiento. El algoritmo minimizó de manera eficiente la diferencia entre la forma del objetivo y la distribución real de partículas en la placa.

"El movimiento del enjambre de partículas es similar a los fenómenos naturales en los que los materiales naturales son moldeados por el poder del viento y el agua. El método debería funcionar tanto a escalas menores como mayores, y podría tener muchas aplicaciones futuras en las que sea difícil usar las manos o las herramientas, "dice el candidato a doctorado Artur Kopitca.

Típicamente, fabricar un producto con una forma particular requiere un molde o un par de manos expertas. Los investigadores creen que su método inspirado en la naturaleza podría usarse para clasificar células en investigación médica y biociencia o como método de producción industrial.

Una pregunta clave que permanece abierta, sin embargo, es cuántas partículas se pueden controlar y cómo se puede integrar el proceso con otros sistemas que tienen propiedades dinámicas similares, como los flujos turbulentos.

El grupo de investigación del profesor Zhou ha estudiado previamente las propiedades de las placas vibratorias y cómo se pueden utilizar para guiar partículas a lo largo de una ruta en particular o hacia un destino final. Esta es la primera vez que intentan crear formas imitando fenómenos naturales.