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(noticias nanowerk) Los investigadores han demostrado cómo los principios de las olas rebeldes (olas gigantes de 30 metros que surgen inesperadamente en el océano) se pueden aplicar a nanoescala, con docenas de aplicaciones que van desde la medicina hasta la fabricación.
Las tesis centrales
Investigación
Los resultados del estudio fueron publicados en acceso abierto. Líquidos para el examen físico. (“Nanoondas rebeldes: un camino hacia la innovación cinematográfica”).
Consideradas durante mucho tiempo un mito, las olas salvajes golpean desde ambientes relativamente tranquilos, destruyendo plataformas petrolíferas y barcos a su paso. A diferencia de los tsunamis, las olas salvajes se crean por la combinación aleatoria de olas más pequeñas en el océano, lo cual es un evento muy raro.
En los últimos años se han realizado muchas investigaciones sobre las ondas rebeldes, pero ahora los científicos están demostrando por primera vez cómo se puede aplicar a una escala mucho más pequeña: la nanométrica. Un nanómetro es un millón de veces más pequeño que el grosor de la página de un libro. Se trata de un enfoque completamente nuevo del comportamiento de los fluidos a escala nanométrica.
Los agujeros y protuberancias causados por ondas no deseadas se pueden manipular para crear espontáneamente patrones y estructuras para la nanofabricación (fabricación a una escala de una billonésima de metro). Por ejemplo, se formaron patrones que podían romper películas líquidas para construir circuitos microelectrónicos que podrían usarse en la producción de componentes económicos de células solares. Además, el comportamiento de finas capas de líquido podría explicar por qué millones de personas en todo el mundo sufren de ojo seco. Esto sucede cuando se rompe la película lagrimal que cubre el ojo.
Utilizando simulaciones directas de moléculas y nuevos modelos matemáticos, el estudio, dirigido por el Instituto de Matemáticas de la Universidad de Warwick, descubrió cómo las capas nanoscópicas de fluido se comportan de manera contraintuitiva. Mientras una capa de café derramada parece permanecer inmóvil sobre una mesa, el movimiento caótico de moléculas a nanoescala crea ondas aleatorias en la superficie de un líquido. En casos raros, estas ondas se combinan para formar una gran “nanoonda incontrolada” que atraviesa la capa y crea un agujero. La nueva teoría explica cómo y cuándo se forma este agujero, proporcionando nueva información sobre un efecto previamente impredecible al utilizar sus grandes primos oceánicos como modelo matemático.
El equipo de investigación está entusiasmado con el potencial de esta investigación en diversas industrias; Las aplicaciones son extensas.
El profesor James Sprittles, del Instituto de Matemáticas de la Universidad de Warwick, dijo: “Nos entusiasmó descubrir que los modelos matemáticos desarrollados originalmente para la física cuántica y recientemente aplicados para predecir olas oceánicas no deseadas son cruciales para predecir la estabilidad de las capas de fluido nanoscópicas. »
“Esperamos que la teoría pueda utilizarse en el futuro para permitir una variedad de nanotecnologías donde sea crucial cuándo y cómo se rompen las capas. También podría haber aplicaciones en áreas relacionadas, como el comportamiento de emulsiones, como en alimentos o pinturas, donde la estabilidad de películas líquidas delgadas determina su vida útil”.
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