Activas bacterias convierten su entorno en un superfluido carente de fricción - principal


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La bacteria Escherichia coli es capaz de transformar las soluciones en las que se encuentra en superfluidos si la concentración de población es alta. Estas soluciones plenas de microbios se podrían reutilizar como pequeños motores bajo ciertas condiciones

Las bacterias nadadoras pueden diluir un líquido ordinario y, en algunos casos, lo convierten en un superfluido con viscosidad cero, informan los investigadores.

El trabajo coincide con modelos teóricos que indican que una solución de microbios podría ser capaz de fluir sin fricción. La investigación recoge detalles de la transición de un fluido regular a un superfluido exótico, dice Karsten Kruse, un físico de la Universidad de Saarland en Saarbrücken, Alemania.

Un equipo dirigido por el físico Harold Auradou en la Universidad de Paris-Sud en Orsay había tratado de probar si el agregar bacterias nadando a un fluido haría cambia sus propiedades. En el estudio, publicado el 7 de julio en Physical Review Letters, los investigadores proponen que un fluido así se podría utilizar como un pequeño motor en las condiciones adecuadas.

Los investigadores sumergieron las células Escherichia coli en una pequeña cantidad de agua y nutrientes, lo mínimo para mantener vivas y en movimiento las bacterias, pero no en suficiente cantidad como para permitir que se reproduzcan. Los científicos hicieron circular la solución lentamente en un reómetro, un dispositivo que mide la viscosidad, y registraron cómo fluía la muestra a diferentes velocidades de rotación y concentraciones bacterianas. Esto permitió que el equipo calculara la viscosidad del cóctel bacteriano.

Al aumentar la cantidad de bacterias, la viscosidad disminuyó, confirmando las predicciones sobre los efectos de los activos nadadores microscópicas en un líquido normal. La adición de aproximadamente 6.000 millones de células de una cepa de E. coli particularmente activa se redujo la viscosidad de la solución hasta cero; y se mantuvo en ese nivel cuando el equipo probó soluciones con concentraciones aún mayores de bacterias.

Auradou confía en que esta reducción se debe a la actividad de las bacterias, y no otros factores, por una simple razón. “Si se utilizan bacterias muertas, nada cambia”, dice.

Misteriosa mecánica

Los investigadores aún no saben cómo transforman las bacterias los fluidos normales en superfluidos. “Creemos que hay un tipo de movimiento colectivo de las bacterias que no entendemos todavía”, dice Auradou.

Los modelos sugieren que los flagelos —o pelos giratorios— que utilizan las bacterias para impulsarse podrían tener un papel importante en el fenómeno. Cuando las bacterias nadan, luchan contra la corriente, disminuyendo las fuerzas locales entre las moléculas que, en última instancia, determinan la viscosidad del fluido.

 


 

Aradou dice que el reómetro de décadas de antigüedad de su equipo fue la clave del descubrimiento, sobre todo porque el instrumento fue capaz de medir el flujo en el lento ritmo de rotación necesario para observar el efecto. “No se puede hacer eso con los reómetros actuales porque son demasiado sofisticados y están hechos para medir viscosidades más altas y una mayor velocidad”, dice Auradou.

Los investigadores han mejorado su dispositivo de museo conectándole un motor controlado por ordenador y una lectura electrónica de la respuesta del fluido. “Lo más interesante de este trabajo es el diseño del instrumento”, dice Igor Aronson, un físico del Laboratorio Nacional Argonne en Illinois. “Es un instrumento único, de hecho, diseñado exactamente para este experimento.”

Publicación de referencia: Turning Bacteria Suspensions into Superfluids

Fuente: Nature. Aportado por Eduardo J. Carletti

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