(Phys.org):a nanoescala, donde los objetos se miden en mil millonésimas de metros y los eventos suceden en billonésimas de segundos, las cosas no siempre se comportan como nuestras experiencias con el macromundo podrían hacernos esperar. Agua, por ejemplo, parece fluir mucho más rápido dentro de los nanotubos de carbono de lo que la física clásica dice que debería ser posible. Ahora imagine intentar capturar películas de estos movimientos a nanoescala casi imperceptiblemente pequeños.

Los investigadores de Caltech ahora lo han hecho al aplicar una nueva técnica de imagen llamada microscopía electrónica de cuatro dimensiones (4D) al problema de la dinámica de los nanofluidos. En un artículo que aparece en la edición del 27 de junio de Ciencias , Ahmed Zewail, el profesor de química Linus Pauling y profesor de física, y Ulrich Lorenz, un becario postdoctoral en química, describen cómo visualizaron y monitorearon el flujo de plomo fundido dentro de un solo nanotubo de óxido de zinc en tiempo real y en el espacio.

La técnica de microscopía 4D se desarrolló en el Centro de Biología Física de Ciencia y Tecnología Ultrarrápidas de Caltech, creado y dirigido por Zewail para avanzar en la comprensión de la física fundamental del comportamiento químico y biológico.

En microscopía 4D, una corriente de electrones de movimiento ultrarrápido bombardea una muestra de una manera cuidadosamente cronometrada. Cada electrón se dispersa fuera de la muestra, produciendo una imagen fija que representa un solo momento, sólo un femtosegundo, o una millonésima de una mil millonésima de segundo, de duración. A continuación, se pueden unir millones de imágenes fijas para producir una película digital de movimiento a nanoescala.

En el nuevo trabajo Lorenz y Zewail utilizaron pulsos de láser individuales para fundir los núcleos de plomo de los nanotubos de óxido de zinc individuales y luego, usando microscopía 4D, capturó cómo el líquido presurizado caliente se movía dentro de los tubos, a veces dividiéndose en múltiples segmentos, produciendo pequeñas gotas en el exterior del tubo, o haciendo que los tubos se rompan. Lorenz y Zewail también midieron la fricción experimentada por el líquido en el nanotubo.

"Estas observaciones son particularmente significativas porque visualizar el comportamiento de los fluidos a nanoescala es esencial para comprender cómo los materiales y los canales biológicos transportan líquidos de manera efectiva, "dice Zewail. En 1999, Zewail ganó el Premio Nobel por su desarrollo de la química del femtosegundo.

El artículo se titula "Observación del flujo de líquido en nanotubos mediante microscopía electrónica 4D".