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(noticias nanowerk) La escritura es una técnica cultural antigua. La gente talló signos y símbolos en losas de piedra hace miles de años. Desde entonces, las escrituras se han vuelto mucho más sofisticadas, pero un aspecto sigue siendo el mismo: ya sea que el autor utilice el alfabeto cuneiforme o un alfabeto moderno, se necesita un soporte sólido, como arcilla o papel, para fijar las estructuras escritas en su lugar.
Sin embargo, investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), TU Darmstadt y la Universidad de Wuhan se preguntaron cómo escribir en un líquido como el agua sin fijar sustratos. El concepto no sería diferente a la forma en que los aviones dejan estelas tridimensionales cuando cruzan el cielo, en comparación con escribir en dos dimensiones con un bolígrafo sobre papel seco.
Por supuesto, si sumerges la punta de una pluma estilográfica en agua e intentas escribir algo en ella, tendrás poco éxito. El movimiento de la pluma relativamente grande a través del agua crea turbulencias, que eventualmente destruyen cualquier rastro de tinta que quede. Pero como muestra el número de Reynolds, el factor utilizado para calcular el flujo de fluido: cuanto más pequeño es el objeto en movimiento, menos vórtices crea. Sin embargo, para poder utilizar esto se necesitaría un bolígrafo realmente pequeño y esto requeriría una gran cantidad de tinta que anularía el efecto del bolígrafo pequeño.
Una perla de intercambio iónico que sirve como alfiler.
El equipo de investigación decidió una estrategia completamente nueva para resolver este problema inherente: “Pusimos la tinta directamente en el agua y utilizamos una microperla de material de intercambio iónico con un diámetro de 20 a 50 micrones como instrumento de escritura. «, explicó el profesor Thomas Palberg de JGU. Esta perla es tan pequeña que no crea ningún remolino.
Lo más destacado: la perla intercambia cationes residuales en el agua por protones y así cambia el valor local del pH del agua. Cuando la perla se hace rodar por el fondo de un baño de agua, deja un rastro invisible de pH más bajo en el líquido. Esto atrae las partículas de tinta y se acumulan en el camino marcado por la punta de la bola. El resultado es una fina línea de apenas unas centésimas de micra de ancho, que marca la zona de pH más bajo.
Para escribir una letra en agua, basta con inclinar el baño maría para que la cuenta se mueva y dibuje el personaje que deseas.
«En nuestros primeros intentos movíamos el baño de agua a mano, pero ahora hemos construido un balancín programable», continúa Palberg. «En un baño de agua del tamaño de una moneda de un euro, pudimos crear un patrón sencillo parecido a una casa del tamaño de una I en letra de 18 puntos y luego observarlo bajo el microscopio». la fase preliminar”.
Como han demostrado otras simulaciones, cualquier tipo de letra que se pueda crear utilizando líneas continuas se puede reproducir fácilmente. Además, también se podrían conseguir interrupciones, como pausas entre letras individuales, ya que, por ejemplo, el proceso de intercambio iónico podría activarse y desactivarse a voluntad mediante técnicas de exposición. Incluso es posible borrar y corregir lo escrito.
Un efecto no específico que se puede utilizar de diversas formas.
El profesor Benno Liebchen y Lukas Hecht de la TU Darmstadt han desarrollado un modelo teórico que explica el mecanismo que hace posible la escritura en el agua. Las simulaciones correspondientes han demostrado que este mecanismo es un efecto genérico e inespecífico y que, por tanto, puede utilizarse de diversas formas, afirma Liebchen, jefe del grupo «Teoría de la materia blanda» del Instituto de Física de la Materia Condensada (IPKM). en la Universidad Técnica de Darmstadt.
«Además de las perlas hechas de resinas de intercambio iónico, también se podrían utilizar ‘alfileres’ hechos de partículas que se pueden calentar con láser o incluso micronadadores controlables individualmente», señaló. “Esto podría incluso permitir una escritura en gran medida paralela de estructuras en el agua. Por tanto, el mecanismo también podría utilizarse para generar patrones de densidad muy complejos en líquidos”.
Una conclusión importante de las simulaciones teóricas es que esta nueva forma de escritura no está limitada por la necesidad de una base en el recipiente del líquido, ya que el efecto no es específico y no ocurre en el punto del líquido donde ocurre. Bastaría con que la tinta fuera transportada rápidamente hasta los contornos «escritos» y estos sólo desaparecieran por difusión para que las líneas permanecieran claramente visibles durante unos diez minutos. Con tintas «pegajosas» sensibles a los rayos UV, incluso podría ser posible fijar líneas y escribir por más tiempo.
Hay muchas variaciones posibles que podrían realizarse utilizando diferentes componentes en la forma del instrumento de escritura, el tipo de pista dibujada, la tinta o el tipo de controlador utilizado. Una posibilidad sería utilizar tinta fluorescente y varias perlas de escritura muy ligeras que pudieran moverse tridimensionalmente a través del líquido mediante pinzas ópticas. Esto no sólo daría lugar a formas luminosas, sino que también podría utilizarse para la estructuración 3D de líquidos.
«Nuestro nuevo enfoque es muy robusto y tiene potencial para una modularidad extrema», destaca Palberg. «Y se puede seguir desarrollando de forma muy variada».
Los investigadores publicaron recientemente un artículo sobre sus hallazgos. Pequeño («Escribe en el agua»).
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