Nueva vía para controlar propiedades en fluidos complejos
Ignacio Pagonabarraga, profesor del Departamento de Física Fundamental de la Universitat de Barcelona, es uno de los autores del estudio, en el que participan expertos del Edinburg Parallel Computing Center (EPCC) y de la Scottish Universities Pysics Alliance (SUPA) de la Facultad de Física de la Universidad de Edimburgo.
Los fluidos complejos están formados por entidades mesoscópicas (coloides, polímeros) en suspensión en un solvente. Son la base de sistemas muy heterogéneos y de potencial interés tecnológico e industrial en el sector de los materiales de alta tecnología, alimentación, metalurgia, combustibles, medicamentos, pinturas, cosméticos, detergentes, etc.
El artículo de la revista Science se basa en una simulación informática con partículas coloidales de dimensiones entre micro y nanométricas. Los coloides, en concreto, son sistemas complejos integrados por dos fases (continua y dispersa) que muestran tendencia a formar agregados. «Lo que presentamos en el artículo -explica Pagonabarraga- es una vía que ofrece nuevas posibilidades para controlar las propiedades de ciertos materiales (elasticidad, resistencia, porosidad, etc.). Nuestro trabajo explora de forma teórica cuáles serían las nuevas opciones para formar un material alternativo a los obtenidos por métodos tradicionales tales como las emulsiones "pickering".»
Los coloides interaccionan de manera diferente a los surfactantes en un fluido: tienen una dinámica más lenta y debido a su tamaño generan estructuras que fácilmente se alejan del equilibrio. «En el estudio -continúa Pagonabarraga- hemos establecido cómo se puede detener cinéticamente una estructura bicontinua. Esto facilitaría el uso de otras formas de control complementarias de las que se utilizan habitualmente (como la agitación o el autoensamblaje termodinámico). También significa que si trabajamos a las concentraciones adecuadas, se pueden formar estructuras continuas o bicontinuas donde es posible controlar el tamaño (poro), la respuesta mecánica (elasticidad), etc., y todo bajo un control cinético del proceso, que es mucho más versátil. Las estructuras así formadas son más robustas a los cambios ambientales que las correspondientes al equilibrio».
Este estudio es un primer marco de referencia teórico para obtener estructuras diferentes mientras se pone el acento en la ruta cinética como punto de control del proceso. Controlar el dominio de los pequeños compartimentos y el acceso a nuevas formas y tamaños en coloides también facilitará el diseño futuro de nuevos materiales con aplicaciones diversas: biomedicina (vectores de medicamentos, etc.), alimentación, ingeniería, etc.
«Experimentalmente -explica Pagonabarraga- es muy difícil generar una monocapa de partículas y es el punto en el que se está trabajando ahora, ya que los coloides presentan una gran tendencia a agregarse. Que sea factible o no, dependerá de la capacidad de control para evitar la agregación. Lo que está claro es que el estudio impulsará nuevos trabajos experimentales para comenzar a mirar los materiales desde una perspectiva diferente».
Experto en física de la materia condensada y en el estudio de los sistemas complejos, Ignacio Pagonabarraga es uno de los miembros del Grupo de Investigación de Física Estadística en la UB. En el 2004, fue galardonado con la Distinción de la Generalitat de Catalunya para la Promoción de la Investigación Universitaria en la modalidad de jóvenes investigadores.
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