Creado:
28.02.2025 | 02:17
Actualizado:
27.02.2025 | 20:41
Las burbujas pueden parecer simples, pero su movimiento desafía constantemente nuestras expectativas. Desde Leonardo da Vinci hasta los estudios modernos, su comportamiento ha intrigado a los científicos. Ahora, un nuevo descubrimiento publicado en Nature Communications ha revelado un fenómeno sorprendente: burbujas que se desplazan horizontalmente cuando son agitadas verticalmente. Este comportamiento inesperado podría tener aplicaciones en refrigeración, microfluidos y tecnología espacial.
Un equipo de la Universidad de Carolina del Norte y la Universidad de Princeton ha documentado lo que llaman "burbujas galopantes". Lejos de ascender en línea recta, estas burbujas cambian de dirección, describiendo trayectorias rectilíneas, orbitales o incluso caóticas, un movimiento que recuerda a organismos microscópicos en busca de alimento. Este comportamiento emergente desafía las ideas previas sobre la dinámica de burbujas y podría abrir nuevas vías tecnológicas.
Un hallazgo que desafía la intuición
Las burbujas suelen obedecer reglas bien establecidas: flotan debido a la flotabilidad y siguen trayectorias predecibles. Sin embargo, el estudio demuestra que, al ser sometidas a vibraciones verticales, estas burbujas pueden moverse lateralmente. "Cuando la amplitud de vibración supera un umbral crítico, la simetría se rompe espontáneamente y la burbuja empieza a autopropulsarse a lo largo de la pared superior", explican los investigadores en el paper.
El fenómeno se debe a una interacción resonante entre los modos de oscilación de la burbuja. En lugar de depender de remolinos de vórtices, como ocurre con peces o medusas, estas burbujas utilizan fuerzas inerciales para desplazarse, lo que les permite moverse incluso en fluidos donde la tracción viscosa es inviable.
Secuencia temporal de una burbuja autopropulsada bajo la pared superior de una cámara vibrante, mostrando oscilaciones de forma similares al movimiento galopante. Fuente: Nature Communications
Un comportamiento que imita la vida
Uno de los aspectos más llamativos del estudio es que las burbujas no solo se desplazan de forma aleatoria, sino que adoptan patrones que recuerdan a estrategias de búsqueda utilizadas por microorganismos. "Las burbujas pueden alternar entre movimientos en línea recta, trayectorias circulares y cambios bruscos de dirección, imitando la estrategia de 'run-and-tumble' de muchas bacterias", explican los autores.
El movimiento run-and-tumble es un patrón de desplazamiento característico de ciertos microorganismos, como Escherichia coli, en el que alternan entre períodos de avance rectilíneo (run) y giros abruptos aleatorios (tumble), lo que les permite explorar su entorno de manera eficiente en busca de nutrientes o condiciones favorables.
Este hallazgo sugiere que podría ser posible dirigir burbujas en medios fluidos con mayor precisión de lo que se pensaba. Las implicaciones de este control podrían ser clave para aplicaciones en microfluidos y sistemas biomédicos.
Visualización experimental del flujo alrededor de una burbuja galopante, mostrando cómo empuja el fluido hacia atrás al descender (a) y lo atrae desde el frente al ascender (b). Fuente: Nature Communications
Aplicaciones tecnológicas de las burbujas galopantes
La capacidad de estas burbujas para moverse sin necesidad de corriente externa podría ser revolucionaria. Una de sus aplicaciones más inmediatas podría estar en la refrigeración de microchips, donde la eliminación eficiente de burbujas de aire es clave para evitar el sobrecalentamiento. En entornos de microgravedad, como en satélites o la Estación Espacial Internacional, donde la flotabilidad no actúa de la misma manera, podrían proporcionar una solución innovadora.
Otra aplicación interesante es en limpieza industrial y médica. "Las burbujas galopantes pueden limpiar superficies al rebotar y desplazarse sobre ellas, un comportamiento que podría utilizarse en procesos de descontaminación o eliminación de partículas microscópicas", destacan los investigadores.
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Referencias
ian H. Guan, Saiful I. Tamim, Connor W. Magoon, Howard A. Stone, Pedro J. Sáenz. Galloping Bubbles. Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56611-5.
Fuente:
Autor: efernandez
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