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 perlas que están conectadas por un resorte lineal, es impulsada 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 poder moverse hacia adelante 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 menosmenos 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 el cierre de la concha de vieira probablemente no se moverá ni una pulgada. 'Nadar en el agua es tan difícil para los organismos microscópicos comonadar a través del alquitrán sería para los humanos ", 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 a mesoescala
El Dr. Hubert es investigador postdoctoral en el grupo de la 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 para Energías Renovables, el equipo de FAUha 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 en la inversión del tiempo, el micro nadador aún puede moversea través del fluido.
'Originalmente probamos 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 solo unos pocos cientos de micrómetros de diámetro en la superficie del aguacontenida 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 repelasen periódicamente.
Visión: robots nadadores para transportar drogas
El nadador es capaz de impulsarse a sí mismo porque las cuentas son de diferentes tamaños. Maxime Hubert dice: 'La cuenta más pequeña reacciona mucho más rápido a la fuerza del resorte que la cuenta más grande. Esto causa un movimiento asimétrico y la cuenta más grande se tira junto con elcuenta más pequeña. Por lo tanto, estamos utilizando el principio de inercia, con la diferencia de que aquí nos ocupamos de la interacción entre los cuerpos en lugar de la interacción entre los cuerpos y el agua. '
Aunque el sistema no ganará ningún premio por la velocidad, se mueve hacia adelante aproximadamente una milésima de la longitud de su cuerpo durante cada ciclo de oscilación, la mera simplicidad de su construcción y mecanismo es un desarrollo importante. 'El principio que tenemosdescubierto 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 ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Erlangen-Nuremberg . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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