Publicado: 19.05.2015 18:23 |Actualizado: 20.05.2015 07:00

Las increíbles formas que surgen al mezclarse el agua y el aceite

Experimentos con gotitas muy pequeñas hallan nuevas y exóticas formas de empaquetamiento en líquidos normalmente no mezclables.

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Imagen al microscopio de las diferentes estructuras formadas por siete gotitas de agua dentro de una gota de aceite. /J. GUZOWSKI/ACADEMIA DE CIENCIAS DE POLONIA

Imagen al microscopio de las diferentes estructuras formadas por siete gotitas de agua dentro de una gota de aceite. /J. GUZOWSKI/ACADEMIA DE CIENCIAS DE POLONIA

Que el agua y el aceite no se mezclan habitualmente es algo que corresponde a nuestra experiencia cotidiana, pero en realidad sí se pueden mezclar de forma estable, al igual que otros líquidos no mezclables, siempre que se manipulen en ciertas condiciones. Esto no es nuevo. Sin embargo, dos científicos polacos han comprobado ahora que gotas de agua muy pequeñas, invisibles a simple vista, se autoorganizan dentro de gotas de aceite de mayor tamaño y lo hacen en formas variadas, algunas nunca observadas antes.

La creación de estructuras a escala submilimétrica a partir de diminutas partículas rígidas que flotan en líquido es una línea de investigación en plena expansión en numerosos laboratorios, con el objetivo de producir materiales con nuevas propiedades, explica el físico Ransom Stephens en la web de Physical Review Letters, la revista en la que se ha publicado el nuevo trabajo, sobre el que comenta: “Estos conjuntos de agua y aceite podrían llevar eventualmente a avances en la administración controlada de medicamentos y otros sueños de la biotecnología”.



“Informamos de estructuras tridimensionales que comprenden hasta 8 gotitas acuosas comprimidas en una cáscara líquida… observamos múltiples estados metaestables… estas exóticas estructuras… son localmente estables…. Las estructuras muestran empaquetamientos no óptimos en alto grado”. Estos son algunos de los datos que comunican Jan Guzowski y Piotr Garstecki, del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia.

Los investigadores experimentaron con tres líquidos no mezclables: agua (teñida de azulde metileno), una mezcla de hidrocarburos y una solución de fluorocarbono, que hicieron circular en un orden determinado por canales muy estrechos. Así obtuvieron gotas de aceite con entre tres y ocho gotitas de agua dentro. La sorpresa es que no siempre las gotas de agua se sitúan dentro de las de aceite de la forma esperada, la más compacta para una esfera, que es también la configuración más estable, de menor energía. Guzowski y Garstecki observaron disposiciones no compactas pero estables y la más llamativa es aquella en la que la gota de aceite se estira y parece un calcetín relleno de pelotas de tenis, que son las gotitas de agua. Con simulaciones por ordenador confirmaron esta situación y señalan que la principal causa es que las partículas, en este caso gotitas, son blandas, no rígidas como en la mayor parte de las líneas de investigación tradicionales de este amplio campo.

Los coloides se definen como sistemas en los que hay dos o más fases, una de las cuales se distribuye en otra

Estamos hablando de los coloides, que se definen como sistemas en los que hay dos o más fases, una de las cuales (la fase dispersa o soluto) se distribuye en otra (la fase continua o disolvente). Creamos coloides todo el tiempo en la cocina, por ejemplo: la mayonesa, la gelatina o el almíbar. La mayonesa está formada precisamente por agua (de la clara del huevo) y aceite, junto con una proteína que los liga, y, si no se nos corta, las dos fases no se separan con el tiempo, que es lo que caracteriza a un coloide.

En lo que respecta la investigación, los expertos en este campo se refieren normalmente a las estructuras que consiguen como átomos y moléculas coloidales, aunque en realidad no sean ni átomos ni moléculas.
Los coloides precisamente se caracterizan porque las partículas de la fase dispersa son muy pequeñas pero más grandes que las moléculas del disolvente.

A la física de los coloides complejos se ha dedicado un gran programa de investigación europeo, denominado Comploids

A esta área, la física de los coloides complejos, se ha dedicado un gran programa de investigación europeo, denominado Comploids, dentro del Séptimo Programa Marco de Investigación y Desarrollo de la Unión Europea. El objetivo a largo plazo es comprender la física que hay detrás de la autoorganización de estas sustancias y aplicar este conocimiento a la fabricación de materiales nuevos con propiedades favorables para determinados fines. Se centra en la materia blanda, y la complejidad se refiere a que es un campo que va más allá de los coloides más estudiados hasta ahora, como son los esféricos. Esta área de investigación se basa en el progreso en campos como la nanotecnología, la biofísica y la síntesis de polímeros.

Utilizar las partículas coloidales de forma controlada es como construir con elementos de lego, de arriba abajo. El objetivo es programarlas para que se autoorganicen como se desea. “Muchos consideran a los sistemas coloidales modelo “átomos grandes”, con los que se puede jugar mucho más fácilmente que con los átomos reales”, comentaba la revista Nature Materials el pasado mes de enero. Pueden imitar parte del comportamiento de nanocristales, proteínas, cristales líquidos vesículas, bacterias y otras formas de la materia. Son el gran campo de juego de centenares de científicos, que esperan obtener pronto frutos concretos y aplicables a la fabricación de materiales con nuevas propiedades.

Más información en la red ->

- Physical Review Letters
- Academia de CC. de Polonia
J. Guzowski
- Programa Comploids

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