Investigadores estadounidenses estudiaron sólidos desordenados (SD), como el helado, que es una mezcla de cristales de hielo, gotas de grasa y burbujas de aire dispuestas aleatoriamente, para comprender cómo ocurre la formación de «memoria» en las espumas y emulsiones, proporcionando también un nuevo método para borrar dicha «memoria». Los resultados podrían establecer pautas sobre cómo se prepararán en el futuro estos materiales comunes en productos alimenticios, de consumo y farmacéuticos, comunicaron este miércoles.

Los autores del estudio comentan que algunos materiales sólidos tienen «memoria» sobre su configuración previa, lo que influye en la forma en que responderán a este tipo de deformaciones en el futuro. Por ejemplo, «un pliegue en una hoja de papel sirve como un recuerdo de haber sido doblado o arrugado«, dijo Nathan Keim, el profesor que dirigió el estudio. «Muchos otros materiales forman recuerdos cuando se deforman, calientan o enfrían, y es posible que no lo sepas», agregó.

Diseñan novedoso material de ingeniería capaz de ‘pensar’

«La preparación de materiales a menudo incluye manipularlos de manera tal que cambien la disposición de sus moléculas, burbujas o gotas, llevándolos de un estado de mayor energía a un estado de menor energía y más estable», dijo este científico de la Universidad Estatal de Pensilvania, EE.UU. Los investigadores explican que en algunos materiales como el vidrio, con «estructuras cristalinas» de partículas dispuestas en filas y columnas altamente ordenadas, este proceso de preparación implica calentar cuidadosamente el material para que sus partículas se despeguen y se dispongan de manera más organizada.

Sin embargo, para algunos materiales y sólidos desordenados, como la mayonesa (emulsión), el calentamiento tendría efectos secundarios destructivos o poco apetecibles, por lo que no es una opción. En este caso, los investigadores recomiendan utilizar un proceso llamado recocido mecánico para deformar físicamente el material y llevarlo a un estado de menor energía.

¿Cuál fue el modelo?

El grupo de investigadores simuló un sólido desordenado utilizando 25.000 diminutas partículas de plástico, cargadas electrostáticamente, ubicadas en la interfaz de agua y aceite en un plato. Las partículas, se repelían entre sí y podían deformarse mecánicamente de manera controlada, a la vez que se rastreaba su disposición en el material con un microscopio.

Formación de ‘recuerdos‘ en SD

«Deformamos nuestro material por cizallamiento [recocido mecánico], lo que implica mover un lado del material en relación con el otro», dijo Keim. «Al repetir esta deformación en la misma magnitud muchas veces, esencialmente puedes inscribir un recuerdo de la deformación, lo que afecta sutilmente cómo responde a la deformación de otras magnitudes en el futuro». En la revista Science Advances, publicaron este miércoles sus resultados.

Borrado de «memoria» en SD

Las propiedades de esta «memoria» en SD se parecen mucho a las propiedades de la memoria en los ferromagnetos. «Un imán de refrigerador lleva una magnetización que es una especie de memoria de los campos magnéticos que se aplicaron en la fábrica. Para borrar estos recuerdos, puede aplicar un campo magnético fuerte y alternar su dirección mientras lo debilita gradualmente«. dijo Keim. En el nuevo método, al que llamaron rebajado, los científicos aplican magnitudes de deformación cada vez más pequeñas hasta que eliminan la memoria.

Importancia del estudio

Borrar una memoria podría brindar una oportunidad para que los científicos de materiales esencialmente comiencen desde cero y luego preparen el material de la manera más ventajosa. «Podemos averiguar el historial de un material haciendo algunas pruebas o borrar la memoria de un material y programar uno nuevo para prepararlo para uso industrial o de consumo», subrayó Keim.

«Los sólidos desordenados son más parecidos que diferentes, y los detalles microscópicos de su estructura, ya sean gotas de aceite o burbujas de espuma, granos o partículas, no parecen afectar mucho el comportamiento general», dijo Keim.