La manipulación de líquidos cuando las dimensiones típicas del sistema se miden en micras es una disciplina muy prometedora. Más que prometedora: ya funcionan algunas aplicaciones útiles, y se investiga activamente en muchas otras. Nada que ver con tantas premoniciones incumplidas de la nanotecnología. El prefijo nano llega a producir alergia. Personalmente, tengo la sensación de que aún no dominamos la materia a la escala del nanómetro. Puede que recubrir una sartén con teflón sea nanotecnología, o que las ciclodextrinas (ciertas moléculas que pueden encerrar dentro de sí algunas sustancias) sean nanoesponjas, pero como dice un amigo mío antes a eso le llamábamos simplemente química. 

En lo que hace a los micrómetros, en cambio, sí que se ven logros reales y la posibilidad de grandes avances. Los microfluidos no es que sean sustancias diferentes de los fluidos ordinarios. Simplemente, cuando se manejan volúmenes muy pequeños, como las velocidades son muy reducidas y los canales por los que circulan de anchura tan diminuta, ocurre que algunos fenómenos que a mayor escala prácticamente carecen de importancia se vuelven muy relevantes. Por ejemplo: consideremos la tensión superficial. La relación entre superficie y volumen depende del tamaño del objeto. La superficie es proporcional al cuadrado del lado, y el volumen al cubo del lado. Así, el cociente entre volumen y superficie guarda relación directa con el lado. Como el peso depende del volumen y la tensión superficial del área, cuanto menor sea el radio de una gota, mayor es la importancia relativa de la tensión superficial respecto al peso. Otros efectos exacerbados en los fluidos cuando se dosifican en pequeñas cantidades son los debidos a las cargas electrostáticas o a la ausencia de turbulencia (los números de Reynolds son tan bajos que mezclar dos líquidos se vuelve extraordinariamente laborioso).

Dos aplicaciones que ya funcionan, y cuya difusión a gran escala puede estar a la vuelta de la esquina, son "el laboratorio en un chip" y las micromatrices de ADN. Con la primera se podrían agilizar los análisis y llevarlos a cabo de manera automática, con menor cantidad de reactivos – a un precio mucho más barato. La segunda técnica permite el análisis de la expresión de genes. Puede que lo más difícil en este momento sea interpretar la gran cantidad de datos que proporciona. Como se publicaron sendos artículos en Investigación y Ciencia (ver el enlace abajo del todo), remito a ellos al lector interesado. 

Ya están disponibles comercialmente circuitos para microfluidos. Una empresa llamada Dolomite Microfluidics tiene un catálogo en Internet en el que se pueden ver muchos dispositivos para las técnicas de las que hablo, fabricados en serie y a precios razonables. 

Estos días está de visita en mi universidad Cristian Dávalos, que ha llevado a cabo un trabajo muy llamativo. (Cristian viene del CAISIAL, un centro de investigación de la Universidad de Nápoles Federico II; me ha dado su e-mail por si alguien desea entrar en contacto con él: [email protected]). El objetivo es encapsular un líquido dentro de otro, en muy pequeñas cantidades. Por ejemplo, esencias. Los aceites esenciales son caros, normalmente solo se emplean en cantidades muy pequeñas y suelen ser volátiles. ¿La solución? Crear gotas que a su vez contengan gotitas de esencia. Esta técnica tiene un enorme potencial de aplicación.

Cristian lo ha conseguido introduciendo un capilar dentro de otro y haciendo circular sendos líquidos por ellos (quizá yo esté simplificando demasiado, pero no es del todo inexacto). Conociendo los detalles del proceso (he aquí la microfluídica) ha logrado obtener las ansiadas gotitas, de propiedades controladas. En esta foto se ve el proceso. Las gotas (el líquido de color rojizo) tienen del orden de 100 micras de diámetro.

gotitas

Ángel Garcimartín Montero
Ángel Garcimartín Montero

Catedrático de física (especialidad: materia condensada) en la Universidad de Navarra.

Ha llevado a cabo investigaciones (de carácter marcadamente experimental) sobre dinámica no lineal, inestabilidades, caos y sistemas físicos fuera del equilibrio; la fractura de los materiales frágiles; la transición vítrea, y los medios granulares. Actualmente se interesa en los atascos de materia activa (por ejemplo, los seres vivos).

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Sobre este blog

La materia blanda es la que se deforma fácilmente cuando se somete a esfuerzos o fluctuaciones térmicas: líquidos, coloides, materiales granulares, polímeros, espumas, algunos materiales biológicos. Pero en sentido figurado ¿no es también materia blanda la ciencia, la universidad, o incluso la sociedad?

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