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El líquido imposible que se mueve solo

La presencia de bacterias nadadoras permite crear fluidos prohibidos por las leyes de la física

MADRIDActualizado:

Los líquidos se caracterizan por la viscosidad, una propiedad que depende de cuánta fricción existe entre sus moléculas y que se define como su dificultad para fluir. Por ejemplo, resulta que el aceite es más viscoso que el agua. Sin embargo, se ha observado que a muy bajas temperaturas y en condiciones muy particulares, algunos líquidos se comportan como superfluidos: estos carecen de viscosidad y se caracterizan por la ausencia de fricción (esta propiedad también aparece en la materia súper compactada de las estrellas de neutrones).

Un grupo de investigadores de la Universidad de Bristol (Reino Unido) ha publicado un artículo en Physical Review Letters donde le dan una vuelta de tuerca a este fenómeno. Los científicos han concluido que es posible crear fluidos con viscosidad negativa, en los cuales hay que aplicar energía para evitar que fluyan, consiguiendo una propiedad prohibida estrictamente por las leyes de la física para fluidos convencionales. El «truco» que hace posible esta aberración es la presencia de seres vivos en el líquido: en concreto, bacterias empeñadas en nadar, con sus cilios y flagelos, en una misma dirección.

«Aunque este fenómeno se ha observado de forma experimental, hasta ahora faltaba una teoría detallada sobre su funcionamiento», ha dicho en un comunicado Aurore Loisy, primera autora del estudio e investigadora en la Universidad de Bristol.

Moléculas vivas

Hasta hace un par de años solo se había observado la superfluidez en sistemas cuánticos, pero desde entonces se observó también en suspensiones de bacterias. Esto ocurre porque los microbios nadan tan fuerte que compensan la fricción, y por ello se dice que se comportan como moléculas activas o vivas.

«Todavía quedaba abierta una pregunta fundamental: puede este fenómeno ir más allá, de forma que la viscosidad aparente sea negativa?», se ha preguntado la científica.

Para responder a esta cuestión, el equipo de Loisy estudió la auto-organización y el movimiento colectivo de las bacterias suspendidas en un fluido. Además, estudiaron las propiedades hidrodinámicas de dicho líquido con vistas a alcanzar un estado en que fuera necesario aplicar energía para evitar que fluyera.

Así demostraron que es teóricamente posible crear una suspensión de bacterias que tenga viscosidad negativa, y que además esto se puede controlar cambiando el tamaño del recipiente donde se encuentra el líquido.

«Esto muestra que la actividad microbiana se puede convertir en energía mecánica útil», ha dicho la investigadora. «En otras palabras, es posible hacer trabajar a las bacterias para usar su energía en grandes dispositivos».

La clave, en la «comida de bacterias»

Por mucho que las leyes de la física para líquidos convencionales diga que no es posible que existan líquidos con fluidez negativa, los investigadores no han roto ninguna ley esencial de la termodinámica. Sencillamente han contado con la ayuda inestimable de los seres vivos: «Las bacterias sencillamente están convirtiendo los nutrientes que "ingirieron" en energía mecánica a medida que nadan. La "comida de bacterias" sería la fuente de energía de esta supuesta máquina».

El siguiente paso que darán será el de observar este fenómeno experimentalmente. Planean convertir un reómetro, un instrumento para medir la fluidez, en un motor propulsado por bacterias.