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Las bacterias pueden convertir fluidos normales en superfluidos

No es necesario acudir a isótopos de helio ni a temperaturas cercanas al cero absoluto


Un estudio de un equipo de investigación de la Universidad de París-Sur, la Universidad Pierre y Marie Curie, y la Universidad Paris-Diderot, ha demostrado que se pueden transformar fluidos corrientes en superfluidos, gracias a la acción de bacterias como la E. Coli. El proceso funciona sin que sea necesario hacer uso de temperaturas cercanas al cero absoluto ni de elementos concretos. Por Jorge Lázaro.


Jorge Lázaro
Periodista científico en Tendencias 21. Escritor, poeta, crítico y activista. Graduado en Historia... Saber más del autor



Micrografía electrónica de una agrupación de E. coli en un cultivo. Fuente: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH.
Micrografía electrónica de una agrupación de E. coli en un cultivo. Fuente: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH.
El estudio de los superfluidos es, desde hace años, una de las grandes esperanzas de la física aplicada a innovaciones en la vida cotidiana.

Es fácil entender por qué: la total ausencia de viscosidad que caracteriza a este estado de la materia conlleva propiedades que pueden llegar a parecer milagrosas, como la fluidez ininterrumpida sin fricción, la capacidad de “trepar” paredes para igualar el nivel de las superficies, o su total capacidad de filtrado en los microporos de recipientes cerrados.

El inconveniente siempre ha sido lo limitada que era la obtención de estos superfluidos. Para lograrlos, hasta ahora era necesario que la temperatura del sistema rondara los -271ºC, algo muy cercano al cero absoluto. Una temperatura tan baja no solo impedía muchas de las aplicaciones prácticas de los superfluidos, sino que limitaba su existencia a un único elemento: el helio.

Trabajar con nuevos fluidos

Por mucho que un elemento tan básico y versátil ofreciera tres isótopos (Helio II, Helio-3 y Helio-4) con los que trabajar con superfluidos, quedaba patente la necesidad de aplicar este estado de la materia a otras sustancias, y eso es lo que ha conseguido el estudio que han realizado Héctor Matías López, Jérémie Gachelin, Carine Douarche, Harold Auradou y Eric Clément, de tres universidades parisinas: la Universidad de París-Sur, la Universidad Pierre y Marie Curie, y la Universidad Paris-Diderot.

Para lograr un estado de superfluido, los investigadores se limitaron a realizar un experimento de cuyo resultado ya tenía sospechas la comunidad científica hacía años: introducir bacterias en un fluido para cambiar su estado de viscosidad. Los detalles concretos, y la comprobación empírica, quedaban pendientes hasta ahora.

La conclusión a la que llegaron, tras modificar un reómetro antiguo para que fuera compatible con los nuevos equipos pero pudiera seguir midiendo bajos índices de viscosidad, fue determinante: cuando se sitúan ciertas bacterias en un fluido corriente, este puede convertirse en un superfluido.

La ayuda de la E. coli

Las bacterias que permiten lograr este estado de la materia, que en el experimento han sido las de la especie Escherichia coli, son aquellas llamadas autopropulsadas.

Estas bacterias se desplazan moviendo los filamentos que tienen a modo de cola en la parte posterior; fue al nadar todas las bacterias de manera sincronizada cuando la viscosidad del fluido en que se encontraban comenzó a disminuir.

Alcanzar el valor de cero no fue difícil: bastó con añadir un mayor número de bacterias a la solución de agua y nutrientes que se estaba utilizando. Además, se demostró que los cambios que había producido ese desplazamiento sincronizado no eran temporales y debidos a la presencia de las bacterias, sino algo permanente, pues cuando los investigadores mataron a las E. coli que había en el fluido, la viscosidad de este no volvió a los parámetros normales.

La conclusión más sorprendente del trabajo, con todo, fue que las bacterias podían superar ese valor de viscosidad cero, y lograr una viscosidad negativa; esto es, un estado en que son los propios organismos los que impulsan el fluido.

Los autores del estudio creen que los resultados tendrán aplicaciones muy prometedoras en el trabajo con superfluidos, más allá de las que ya tiene este para la Física Cuántica. De momento, se está investigando la posibilidad de utilizar la actividad de las bacterias para hacer girar micro-rotores que muevan pequeños mecanismos.

Referencia bibliográfica:

Héctor Matías López, Jérémie Gachelin, Carine Douarche, Harold Auradou, y Eric Clément. Turning Bacteria Suspensions into Superfluids. Physical Review Letters (2015) DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.028301


Martes, 14 de Julio 2015
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