Las bacterias que nadan pueden reducir la viscosidad de líquidos ordinarios como el agua y hacer que fluyan con mayor facilidad, a veces hasta el punto en que la viscosidad se vuelve cero: el flujo es entonces sin fricción.
Ahora, investigadores de la Universidad de Bristol informan que las suspensiones bacterianas pueden tener viscosidad negativa, una propiedad estrictamente prohibida por la ley de la física para los fluidos ordinarios, pero que se permite cuando hay organismos vivos presentes.
La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir. Por ejemplo, el aceite no fluye tan rápido como el agua cuando se vierte porque su viscosidad es mayor. Esta oposición al movimiento es causada a nivel microscópico por la fricción entre las moléculas del fluido.
Hasta hace poco, la viscosidad cero también conocida como superfluidez solo se había visto en sistemas cuánticos a temperaturas muy bajas cercanas al cero absoluto. Pero hace un par de años, la viscosidad cero se midió en suspensiones de bacterias.
Esto es posible porque las bacterias no son como moléculas de agua, están vivas o 'activas'. Al nadar juntas, pueden generar fuerzas en el fluido que son lo suficientemente grandes como para contrarrestar la fricción, de modo que la suspensión bacteriana se comporta como un superfluido.
"Si bien este fenómeno se ha observado experimentalmente, falta una teoría detallada sobre cómo funciona", dice la Dra. Aurore Loisy, investigadora asociada en Matemática Aplicada y Física Teórica en la Universidad de Bristol.
"Además, una pregunta fundamental aún estaba abierta: ¿se puede impulsar este fenómeno aún más, de modo que la viscosidad aparente se vuelva negativa, lo que significa que el fluido bacteriano cizallado podría funcionar realmente en lugar de requerir que se trabaje en él para seguir fluyendo?, ¿algo que es imposible en fluidos pasivos o 'convencionales'? "
En su búsqueda por desentrañar el concepto de viscosidad negativa, el Dr. Loisy y sus colegas investigadores Tannie Liverpool, profesor de física teórica, y Jens Eggers, profesor de matemática aplicada, estudiaron cómo la autoorganización y el movimiento colectivo de los microorganismos suspendidos en un fluidomodificar sus propiedades hidrodinámicas.
Demostraron que teóricamente es posible hacer que una suspensión de bacterias se comporte como un fluido de viscosidad negativa, y que este comportamiento se puede desencadenar y controlar jugando con el tamaño del recipiente.
"Esto nos muestra que la actividad bacteriana microscópica se puede convertir en energía mecánica útil macroscópica. En otras palabras, es posible hacer que las bacterias trabajen juntas y usarlas para alimentar dispositivos más grandes", agrega el Dr. Loisy.
"Es importante tener en cuenta que no tenemos nada por nada, ya que no hemos violado las leyes de la termodinámica. Las bacterias están convirtiendo los nutrientes que han ingerido en trabajo mecánico nadando y el 'alimento para elbacterias 'sería el combustible fuente de energía de la máquina putativa.
"El siguiente paso es observar este fenómeno de forma experimental, por ejemplo, convirtiendo un reómetro en un motor rotatorio alimentado por bacterias".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Bristol . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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