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Imaginemos un gran estadio lleno de gente y coloquemos una enorme pelota plástica por encima de la multitud. Ahora pongamos un poco de movimiento e imaginemos que las personas comienzan a golpear la pelota en diferentes direcciones y con distintas intensidades. El resultado será un movimiento errático de la pelota provocado por estos “golpeteos” de la multitud.

Este movimiento desordenado fue lo que el biólogo Robert Brown observó en diminutas partículas de polen que oscilaban sin parar de una manera totalmente irregular en el interior de un gota de agua. El descubrimiento data del siglo XIX y fue una de las primeras evidencias de la estructura microscópica de la materia. El fenómeno fue bautizado como Movimiento Browniano.

¿Cómo afecta la estructura de ciertos fluidos este movimiento tan peculiar? Erick Sarmiento, ahora doctor en Ciencias Físicas, respondió la pregunta durante su ponencia “El movimiento browniano en fluidos no newtonianos”, presentada en el Seminario de Estudiantes el 13 de agosto.

Un fluido no newtoniano es una sustancia cuya viscosidad puede variar de acuerdo con la temperatura y cuya forma depende de la tensión que le sea aplicada. Esto significa que debido a la poca cohesión entre las moléculas, el fluido toma la forma del recipiente en el que es contenido, algunos ejemplos de este tipo son el cemento y la miel.

El también investigador del grupo de fluidos complejos del IFUNAM señaló que al estudiar un espectro viscoelástico se puede obtener información relevante sobre este tipo de fluidos complejos, tal como el tipo de estructuras que los componen, su rigidez o flexibilidad, e inclusive, sus procesos de rompimiento.

Para estudiar estos peculiares fluidos, dentro de su proyecto de doctorado, Sarmiento Gómez empleó la técnica de microreología (estudio de flujo y deformación de los materiales) basada en dispersión dinámica de luz, que tiene la ventaja de ser una técnica pasiva que no deforma de manera directa el material.

La técnica recolecta la luz dispersada por pequeñas partículas dieléctricas (no conductores de electricidad) agregadas al fluido complejo, y a través de los cambios temporales de la luz dispersada y usando la teoría de microreología, es posible obtener el espectro viscoelástico.

Los fluidos analizados fueron micelas tubulares flexibles (un sistema autoensamblado de moléculas), suspensiones coloidales (sistemas fisicoquímicos como la espuma de cerveza) de un virus filamental y de un tipo de gel polimérico (red de macromoléculas) a partir de acrilamida (un polvo blanco cristalino).

La interacción de estos fluidos complejos con una partícula microscópica depende de distintos factores, “esencialmente, del tipo de estructuras que formen el fluido complejo. Por ejemplo, estructuras flexibles permitirán que la partícula en movimiento Browniano se mueva más libremente que si las estructuras son rígidas, o si las estructuras presentan procesos de rompimiento, las partículas primero se verán restringidas a moverse pero luego se liberarán por el rompimiento de dichas estructuras”, explicó el investigador a Noticias IFUNAM.

Esta investigación, detalló, representa una contribución al campo de la materia condensada blanda, ya que todos estos sistemas son de contacto cotidiano, y sin embargo, todavía no se han podido esclarecer algunas de sus propiedades más importantes.

Esta imagen muestra los sistemas que estudia la materia condensada blanda, ordenados en 3 ejes: anfifilicidad, superficie y flexibilidad.

“Por ejemplo, el sistema filamental que estudiamos es muy similar en estructura y rigidez a una familia de proteínas que forman los microfilamentos de actina (componentes fundamentales del citoesqueleto). El gel que estudiamos es muy usado en electrofóresis (separación de moléculas según movilidad), entre otros”, detalló.

Por el momento el grupo de fluidos complejos del IFUNAM, equipo en el Sarmiento colabora, ya estudia fluidos complejos con otras propiedades, además de buscar extender el uso de la dispersión de luz dinámica a otros sistemas.

Por otro lado, también trabajan en conjunto con la Facultad de Ciencias de la UNAM en nuevos modelos teóricos de dinámica Browniana que intentan corroborar experimentalmente.