Imitan cómo agua y viento crean formas complejas en la naturaleza

Instantáneas de un experimento de formación de formas que muestra varias etapas del proceso, desde la distribución inicial de partículas hasta el resultado final. - AALTO UNIVERSITY

   MADRID, 23 Sep. (EUROPA PRESS) -

   En la Universidad de Aalto han encontrado una forma de imitar los procesos naturales que crean formas y paisajes complejos con la ayuda de una placa vibratoria y los campos de energía resultantes.

   Las intrincadas formaciones naturales, como las dunas de arena con forma de estrella o las rocas con forma de arco, pueden parecer tan intencionadas que es fácil preguntarse si alguien las ha diseñado. Los científicos reconocen desde hace tiempo que una combinación particular de campos energéticos aleatorios y caóticos puede, durante un largo periodo de tiempo, dar lugar a este tipo de formaciones únicas que salpican nuestro planeta. Sin embargo, pocos han conseguido reproducir el toque de la madre naturaleza.

   Para crear el efecto, el equipo distribuyó hasta 100 partículas de diminutas bolas de metal -como las que se utilizan habitualmente en la soldadura- en una placa de silicio de 5x5 cm. Una cámara y un algoritmo inteligente permitieron al equipo rastrear y manipular las partículas en las formas deseadas, como las letras del alfabeto, mientras la placa vibraba, creando campos de energía no lineales.

   Utilizamos la cámara para determinar la ubicación de las partículas y el algoritmo seleccionó la frecuencia de vibración más adecuada para mover las partículas en la dirección deseada. Las partículas se mueven a través de la placa en una dirección determinada dependiendo de la frecuencia de vibración, y la misma frecuencia puede causar direcciones de movimiento muy diferentes en distintas partes de la placa", explica en un comunicado el profesor Quan Zhou, que dirige el grupo de investigación que está detrás de los hallazgos, publicados en Science Advances.

   Los investigadores se sorprendieron de lo bien que el algoritmo inteligente era capaz de predecir el movimiento de las partículas a diferentes frecuencias, a pesar de la complejidad de su movimiento. El algoritmo minimizó eficazmente la diferencia entre la forma objetivo y la distribución real de las partículas en la placa.

   El movimiento del enjambre de partículas se asemeja a los fenómenos naturales en los que la fuerza del viento y el agua dan forma a los materiales. El método debería funcionar tanto a pequeña como a gran escala, y podría tener muchas aplicaciones futuras donde el uso de manos o herramientas sea difícil", afirma el doctorando Artur Kopitca.

   Normalmente, la fabricación de un producto con una forma determinada requiere un molde o un par de manos expertas. Los investigadores creen que su método inspirado en la naturaleza podría utilizarse para clasificar células en la investigación médica y biocientífica o como método de producción industrial.

   Sin embargo, una cuestión clave que sigue abierta es cuántas partículas pueden controlarse y cómo puede integrarse el proceso con otros sistemas que tienen propiedades dinámicas similares, como los flujos turbulentos.

   El grupo de investigación del profesor Zhou ha estudiado anteriormente las propiedades de las placas vibratorias y cómo pueden utilizarse para guiar partículas a lo largo de una ruta concreta o hacia un destino final. Esta es la primera vez que intentan crear formas imitando fenómenos naturales.