La Escuela fue organizada por los estudiantes de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería Javiera Monsalve y Sebastián Elgueta;  los estudiantes del Doctorado en Física José Fernández y Daniel Cerda y el estudiante de Magíster en Física Ignacio Alcarraz, con el apoyo del Dr. Álvaro Adrian del centro Cien UC y el grupo de Ciencia de Materiales del Instituto de Física.

La escuela tuvo como objetivo compartir clases, charlas, visitas a laboratorios, talleres y conversación con los expertos de cada área, para que los participantes pudieran descubrir los potenciales de la caracterización avanzada de materiales aplicados a áreas tan diversas como la síntesis de películas delgadas; los nano materiales, las energías renovables; aleaciones a altas temperaturas ; el desarrollo de productos para la industria de alimentos y aplicaciones tecnológicas, entre otros.

En el proceso de convocatoria se recibieron más de 180 postulaciones las cuales fueron revisadas y evaluadas en detalle y de forma anónima, lo que llevó a la selección de 30 participantes, entre ellos académicos, académicas y profesionales de la ciencia. Cabe destaca que el evento contó con un 100% de asistencia durante los tres días.

“Una de las grandes razones por la que decidí inscribirme en esta escuela fue, por una parte, para poder reforzar mis conocimientos en técnicas de caracterización de materiales y por otra para poder actualizar estos conocimientos, enfocados principalmente en el equipamiento. En este sentido, la escuela cumplió esos objetivos, ya que lograron cubrir un amplio espectro de conocimientos tanto teóricos como experimentales de las técnicas abordadas en esta escuela. Además, un punto muy importante fue que permitieron la asistencia (selección) no sólo de estudiantes de pre y post grado sino también, de investigadores, lo cual permitirá que los conocimientos que fueron brindados  en esta escuela, los podamos traspasar a nuestros estudiantes, haciendo mucho más enriquecedora la actividad”, afirma la Dra. Pamela Sepúlveda, profesora asistente del Centro de Nanotecnología Aplicada (CNAP), de la Universidad Mayor. 

Durante la escuela se ofrecieron seis charlas de invitados;  tres clases teóricas y tres clases técnicas; tres talleres y tres visitas a los laboratorios SEM, XPS y XRD de la facultad de Física y del Centro CIEN-UC.  

“Estos tres últimos días han sido intensos y cargados de muchísima información, pero estamos muy contentos y satisfechos con cómo se desarrolló todo y con los resultados de la escuela. El Grupo de Materiales surgió el año pasado en el contexto de la Escuela de Nanoestructuras en Viña, donde un grupo de nosotros comenzó a imaginar otros proyectos e instancias que considerábamos necesarias y queríamos impulsar. Fueron varios meses de trabajo, de pensar en cada actividad y en el panorama general de esta escuela, que además del conocimiento técnico que nos compartieron los/as expositores/as, nos permitió construir comunidad, generar redes de apoyo y fomentar la colaboración”, afirmó Javiera Monsalve, directora de la iniciativa.

“El CIEN-UC decidió participar de la organización de la escuela reforzando su compromiso con la formación de capital humano avanzado en el área de la ciencia de los materiales. El desarrollo de la escuela ha sido una experiencia gratificante y sin duda esperamos volver a colaborar en lo que se requiera para seguir fortaleciendo los lazos entre distintas disciplinas e instituciones”, concluyó el Dr. Álvaro Adrian, Coordinador de Servicios del Centro de Investigación en Nanotecnología y Materiales Avanzados CIEN-UC.

Los expositores de la escuela fueron:

• Enrique Dalchiele, profesor asociado del Instituto de Física de la Universidad de la República, Uruguay
• Dr. Roberto Villaroel, académico Universidad Tecnológica Metropolitana
• Dr. Álvaro Adrian, coordinador de Servicios del Centro de Investigación en Nanotecnología y Materiales Avanzados CIEN-UC
• Dr. Domingo Jullian, académico Universidad de O’Higgins.
• Dra. Maria Carolina Moreno, académica Facultad de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile
• Dr. Donovan Díaz, académico Facultad de Física, Pontificia Universidad Católica de Chile
• Dr. Rafael Arenas, ingeniero de aplicaciones en Microscopia Electrónica en Thermofisher Scientific, México
• Dra. Armelle Ringuedé, Directora de Investigación en el Centre National de la Recherche Scientifique, Paris, Francia
• Roberto Rodríguez, académico Facultad de Física, Pontificia Universidad Católica de Chile
• Dr. Esteban Ramos, académico Facultad de Física, Pontificia Universidad Católica de Chile
• Dra. Susana Rojas, académica Universidad de Valparaíso
• José Fernández, doctorando Instituto de Física UC

“Valoro positivamente el desarrollo de este tipo de actividades, que no solo permiten al estudiantado conocer las herramientas de análisis existentes en el país, sino que también, les da la posibilidad de interiorizarse en sus prestaciones y capacidades. Mi participación tenía como objetivo correlacionar técnicas de caracterización con el desarrollo de materiales semiconductores para su utilización en procesos de conversión de la energía solar. En base a esto, se tocaron temas relacionados a la optimización morfológica y estructural de materiales en la nanoescala. También , dicté una clase de uso de herramientas de análisis de espectros xps (espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos x) , en la cual intenté acercar a los y las participantes a esta técnica a través de que participasen activamente en el ajuste y su sentido físico y químico“, explica Roberto Villaroel, académico Universidad Tecnológica Metropolitana.

La escuela también contó con una sesión de posters para que los estudiantes presentaran su propia investigación a los asistentes y finalizó con un cóctel de cierre.

La Escuela fue organizada por el Dr. Felipe Isaule y el Prof. Luis Morales Molina del Instituto de Física. Cabe resaltar que Dr. Felipe Isaule realiza actualmente una estancia postdoctoral en nuestro Instituto de Física.

El objetivo de la escuela fue introducir a los estudiantes del país en el campo de átomos ultrafríos y otras áreas afines, para estimular la investigación nacional en el área.

Desde la primera realización experimental de condensados de Bose-Einstein con átomos alcalinos en 1995,  el estudio experimental y teórico de átomos ultrafríos ha avanzado enormemente. El gran control experimental ofrecido por los átomos ultrafríos permiten desde utilizarlos como simuladores cuánticos de otros sistemas físicos, hasta  ser posibles plataformas de tecnologías cuánticas. Estas cualidades han atraído un gran interés hacia los átomos ultrafríos desde otras ramas de la física, incluyendo la óptica, materia condensada, física nuclear, no lineal, entre otras.

“Estamos muy satisfechos con el desarrollo de esta escuela. Creo que logramos dar una buena introducción a distintas temáticas en átomos ultrafríos a los asistentes, quienes en su mayoría no estaban familiarizados con el campo. La asistencia y participación superó nuestras expectativas, y estamos contentos de haber recibido buenos comentarios de los estudiantes. Desde ya estamos pensando en futuras escuelas y eventos en átomos ultrafríos y áreas afines“, afirmó el Dr. Felipe Isaule.

Los profesores de la escuela fueron:

·      Dominique Spehner, PhD, Université Paul Sabatier, Universidad de Concepción

·      Jerónimo Maze, PhD, Harvard University, Pontificia Universidad Católica de Chile

·      Sergio Rica, PhD, Université de Nice- Sophia Antipolis, Pontificia Universidad Católica de Chile

·      Abel Rojo Francàs, PhD(c), Universitat de Barcelona, Universitat de Barcelona

·      Luis Morales Molina, PhD, Universitat Bayreuth, Pontificia Universidad Católica de Chile

·      Felipe Isaule, PhD, The University of Manchester, Pontificia Universidad Católica de Chile

La escuela también contó con una sesión de posters para que los estudiantes presentaran su propia investigación a los asistentes.

Además, los investigadores Hilde Harb Buzzá, Felipe Veloso, Julio Valenzuela y Roberto Rodríguez  participarán como co investigadores en proyectos adjudicados por otras entidades o investigadores.

El objetivo del concurso  Fondecyt Regular es promover la investigación de base científico-tecnológica en las diversas áreas del conocimiento, mediante el financiamiento de proyectos de investigación individual de excelencia orientados a la producción de conocimiento.

A continuación la lista de los proyectos adjudicados:

LAWPP Chile 2025 tuvo como objetivo juntar a la comunidad latinoamericana en torno a la Física de Plasmas, fomentando la investigación colaborativa, la transferencia de conocimiento y facilitando el intercambio de técnicas de vanguardia entre los investigadores. Esta conferencia buscó ofrecer el espacio para aumentar la presencia de esta comunidad en instancias internacionales, donde investigadores y estudiantes pudieron compartir con científicos de primer nivel, a un costo considerablemente menor que aquel que necesitarían para asistir a un evento en Estados Unidos o Europa.

 Desde la primera versión de este evento,  realizada el año 1982, el LAWPP ha sido un catalizador en la región para la colaboración entre los países, no solo dentro de América Latina, sino en un contexto global, ya que siempre ha buscado la participación de científicos de todo el mundo.

El workshop fue inaugurado el lunes 20 de enero con discursos del profesor Diego Cosmelli, director de la Escuela de Graduados UC y representante de la Vicerrectoría de Investigación; el profesor Samuel Hevia, decano de la Facultad de Física UC y, por último, el profesor Felipe Veloso, Presidente del Comité Organizador de LAWPP Chile 2025.  

El evento convocó a la comunidad científica de Física de Plasmas. Durante los meses previos, se recibieron más de 130 resúmenes, de los cuales se seleccionaron 10 propuestas para presentarse como  charlas invitadas en el programa, junto con 30 exposiciones orales, y más de 60 posters. Además, contó con la participación de 11 invitados internacionales, incluyendo el Dr. Jean Paul Alllain, Director Asociado del Office of Fusion Energy Sciences U.S Department of Energy; Dra. Tatiana Niembro, del Smithsonian Astrophysical Observatory; Drs Ahmed Diallo y Luis Felipe Delgado–Aparicio, ambos del Princeton Plasma Physics Laboratory; Dr Jeremy Chittenden del Imperial College of London, entre otros.En este evento, se discutió sobre diversas áreas claves: Fusión Nuclear; Física Espacial; Física de Alta Densidad de Energía; aplicaciones industriales de plasmas y tecnologías basadas en plasmas, entre otros tópicos.

A partir se contribuciones recopiladas en el LAWPP CHILE 2025 se realizará una selección para la edición especial de la revista “Physica Scripta” llamada “Focus on Plasma Physics in Latin America”, que será editada por los profesores del Instituto de Física Felipe Veloso y Julio Valenzuela.  Este número tendrá como objetivo promover la investigación sobre plasma realizada por académicos, investigadores y científicos destacados de América Latina, fomentando el establecimiento de colaboraciones científicas y proporcionando un foro adecuado para evaluar sus resultados.

Adicional al evento principal, la edición 2025 del LAWPP incluyó una escuela llamada “LAWPP School on Plasma Physics” con el objetivo de poder nivelar a estudiantes de pregrado y postgrado en las distintas áreas de la física de plasmas y prepararlos para el workshop. Esta escuela se desarrolló en el Auditorio Ninoslav Bralic entre el 16 y el 18 de enero, capacitando a más de 40 estudiantes de distintos países, incluyendo Argentina, Brasil, Perú y Chile, entre otros.

La versión anterior LAWPP fue realizada en 2017 en México.  Luego, su organización quedó interrumpida, en parte, debido a la pandemia de COVID-19. Es por esto que el Comité Internacional del LAWPP decidió retomar el camino de este evento, y acordó nombrar al Prof. Felipe Veloso, del Instituto de Física, como Presidente del Comité Organizador (chairperson) de la edición 2025, para reanudar las colaboraciones y fortalecer a la comunidad científica regional. 

“Que el Comité Internacional haya decidido confiarnos la organización del LAWPP 2025 es el resultado de años de trabajo continuo en Física de Plasmas, donde somos un referente internacional y en particular, en la región latinoamericana”, afirmó el Prof Veloso. “Como chairperson del workshop, busco que el LAWPP Chile 2025 sea un evento recordado por los asistentes como la instancia que logró reponer la unión latinoamericana de Física de Plasmas y sus investigadores de la región, que había quedado de lado por casi ocho años”, concluyó.

Esta es la tercera vez que la Pontificia Universidad Católica de Chile es anfitriona del “Latin American Workshop on Plasma Physics”, siendo las anteriores en los años 1988 y 2000, ya que como institución, la UC ha tenido un rol histórico en el liderazgo y desarrollo de la Física de Plasmas en Chile.

Desde la década de los ochenta, en la UC se ha desarrollado investigación en física experimental en plasmas en temáticas relacionadas a Z-pinch, potencia pulsada, astrofísica de laboratorio; plasmas producidos por láser entre otras temáticas.  A la fecha, esta área ya ha graduado a más de 50 magísteres y licenciados en física, que han proseguido estudios en distintos lugares del mundo, así como más de 10 doctores que hoy se desempeñan en instituciones como la CCHEN, la UTFSM y la Universidad de Antofagasta.

“Recibí con gran felicidad este reconocimiento, agradezco a la Pontificia Universidad Católica la posibilidad de darme la oportunidad, hace tres años, de un “nuevo comienzo”. Esto me ha permitido conocer estudiantes de primer nivel con los cuales hemos realizado trabajos que no podía realizar anteriormente. Asimismo, agradezco al Instituto de Física de la UC por su hospitalidad hacia mi y mi trabajo, cada día que pasa los aprendo a querer poco más”, afirma Sergio Rica.

El investigador es Licenciado en Física de la Universidad de Chile y Doctor de la Université de Nice- Sophia Antipolis, de Francia. El año 2021 se integró a la planta académica del Instituto de Física.

En los últimos 30 años, ha contribuido a varios problemas de física no lineal, que incluyen la interacción de defectos, la formación de patrones, los modelos de superfluidez, la cinética y la termodinámica de la condensación de Bose-Einstein, la teoría de la supersolidez y la teoría de la turbulencia de ondas. Sus intereses de investigación actuales incluyen la teoría de la turbulencia de ondas dispersivas débilmente no lineales, la dinámica de los condensados de Bose-Einstein y la existencia de singularidades de las ecuaciones de Euler para fluidos perfectos.

En esta instancia podrás conocer más sobre las investigaciones realizadas en América Latina y las principales tendencias a nivel internacional en diversas áreas de la Física del Plasma.

Encuentra la información sobre el programa y el formulario de registro en el siguiente enlace: http://www.fis.puc.cl/~lawpp/index.html

Desde la primera realización experimental de condensados de Bose-Einstein con átomos alcalínos en 1995,  el estudio experimental y teórico de átomos ultrafríos ha avanzado enormemente. El gran control experimental ofrecido por los átomos ultrafríos permiten desde utilizarlos como simuladores cuánticos de otros sistemas físicos, hasta  ser posibles plataformas de tecnologías cuánticas. Estas cualidades han atraído un gran interés hacia los átomos ultrafríos desde otras ramas de la física, incluyendo la óptica, materia condensada, física nuclear, no lineal, entre otras.

El propósito de esta escuela es introducir este campo a estudiantes del país. Además, se espera reunir distintos investigadores jóvenes trabajando en átomos ultrafríos y áreas afines, siendo el fin último el de estimular la investigación nacional en átomos ultrafríos.

• Enfriamiento y confinamiento de átomos.

• Condensación de Bose-Einstein y superfluidez.

• Redes ópticas, atomtrónica y aplicaciones.

La escuela también contará con una sesión de posters para que los estudiantes presenten su investigación en átomos ultrafríos o áreas afines.

Revisa el programa y registrate en el siguiente enlace. 

Hace unos meses, cuando nos contactaron para ver si podíamos participar con un stand de experimentos, la respuesta desde el Instituto de Física fue un sí inmediato. Debíamos estar presentes, ya que formamos parte de una Universidad que tiene un compromiso con la sociedad. Con el apoyo del decano, Samuel Hevia;  Daniela Miranda, gestora de comunicaciones;  Rosa Bahamondes, jefa de los laboratorios docentes  y Fernando Villanueva, graduado de nuestro Magíster en Física, seleccionamos y preparamos un set de experimentos que fueran llamativos para los estudiantes. Junto a Fernando, asistimos como monitores de la actividad. Yo pensaba que el CIP era una especie de internado con reglas estrictas de comportamiento. Mi primera sorpresa fue, que al llegar, te recibe Gendarmería y hay que pasar por un proceso de registro estricto de los materiales que llevamos. De cualquier forma, el impacto inicial se disipó al conocer a los profesores y profesoras que atienden a los niños. Montamos nuestro stand, entró el primer grupo, “y se hizo la luz”. Los niños se volcaron rápidamente a los experimentos, haciendo preguntas de a varios al mismo tiempo, comenta Roberto Rodríguez, director del Instituto de Física.

El stand incluyó 10 montajes experimentales distintos, y los jóvenes pudieron experimentar con el momentum angular al subirse a una silla giratoria; observar cómo se anulaba la señal de una radio en la Jaula de Faraday; y sorprenderse cuando un imán flotaba en el aire en el montaje de superconductividad, entre otras experiencias.

Para mí, fue una oportunidad para dar a conocer otro mundo a niños que por diversas razones se encuentran con la medida cautelar de privación de libertad. Pese a la vida que les ha tocado, siguen siendo niños, y como tales, tienen curiosidad innata. Muchos de ellos mostraron gran asombro, lo cual siempre es bien recibido. Es muy grato despertar la curiosidad en las personas, en especial cuando hay interés y buena acogida, reflexiona Fernando Villanueva.

Nuestra plaza central se transformó en un vibrante escenario de aprendizaje y descubrimiento ese día. Los jóvenes no solo observaron, sino que, también, participaron activamente de una manera cercana y accesible, haciendo preguntas, realizando experimentos y jugando con los diferentes recursos disponibles. Este enfoque práctico y vivencial  fue clave para fomentar el interés y la motivación por la ciencia. La Feria Científica 2024  fue, sin lugar a dudas, un éxito rotundo, dejando una huella significativa en todos los participantes y reforzando el papel fundamental que juega la ciencia en nuestra vida diaria, afirma Miguel González, Director del Centro de Internación Provisoria de San Bernardo.

En la feria también participó con un stand el Ministerio de Ciencias, la Biblioteca del CIP, y un grupo de jóvenes de la Institución junto a sus docentes, que expusieron a los miembros de la comunidad, experimentos y trabajos realizados durante las clases. 

Otra cosa que rescato es que, al pasar todo el día en el CIP, tuvimos la oportunidad de conocer a parte del personal administrativo. Muchos de ellos son funcionarios de carrera, que han dedicado toda su vida a trabajar en Sename.  Durante la jornada, también visitamos una de las casas donde viven los grupos de estudiantes; su biblioteca; los computadores conectados a una intranet interna; la cancha de fútbol, y la mesa de pingpong, todo un sistema, que aunque tiene carencias, está diseñado para el cuidado de esos niños. Partí con alegría de constatar que hay una organización detrás de ellos, y con tristeza de saber que muchos, al volver a la sociedad, reinciden. Sin embargo, me quedo con una frase de uno de los chicos, que me dijo “Cuando salga voy a estudiar”, reflexiona Roberto Rodríguez.

Sus simulaciones revelan que la relación entre defectos hexáticos y nemáticos, que se colocalizan y pueden crear puntos críticos para generar apoptosis (muerte celular) y la posterior extrusión de esta, favoreciendo la regeneración y la homeostasis.

Comprender estos mecanismos subyacentes a la formación de patrones y al flujo en los tejidos biológicos es relevante  en el estudio de la embriología y la generación de  enfermedades.

El epitelio es un tipo de tejido que recubre los órganos así como las superficies externas del cuerpo, también delimita las cavidades internas y forma glándulas.

Las células epiteliales se organizan formando capas bidimensionales de una célula de grosor.

¿Cómo se mueven estas células? ¿Qué tipo de estreses enfrentan? ¿Qué propiedades geométricas tienen y cómo se deforman?

Estas preguntas fueron la base de un artículo publicado el año 2017 en la Revista Nature en el que se observó experimentalmente, y  modeló computacionalmente de forma cuantitativa,  células epiteliales, constatando que , pese a ser redondas, cuando están todas juntas en el tejido, se pueden deformar para alargarse y entonces colectivamente se ajustan para apuntar más o menos en el mismo sentido. Esto se llama orden nemático.

“Este orden nemático es llamativo, ya que generalmente se da en moléculas orgánicas bien largas, como en los cristales líquidos que están en las pantallas, y que naturalmente se alinean, pero no se esperaba encontrarlo en células con este tipo de geometría redonda. Otra cosa novedosa fue que el tejido hace uso de este orden para ejercer funciones biológicas, extrusión de células muertas”, explica el investigador Benjamín Loewe.

Para que el cuerpo sobreviva y funcione adecuadamente se requiere de la homeostasis, un estado de equilibrio que obliga a la regeneración celular.

Para que esto suceda, existe el proceso de apoptosis, en el que se van eliminando del tejido células que ya no son necesarias.

¿Cómo se detona este proceso en las células epiteliales?

Parte de la clave está en el orden nemático. Este genera la alineación de las células, pero también produce defectos, que son puntos en el espacio en los cuales se pierde el orden orientacional.  Los más comunes tienen una carga topológica con el valor -1/2 y +1/2.

Cuando surgen estos defectos lo hacen en pares para compensarse y por su forma, están topológicamente protegidos, por lo que no es posible eliminarlos, salvo superponiendo dos defectos de carga opuesta, aniquilándose mutuamente. Además, se comportan de forma similar a cargas eléctricas,  por lo que si tienen una misma carga topológica se repelen y si es una carga diferente, se atraen. 

Lo que se descubrió es que cuando aparecen estos defectos en los tejidos epiteliales, los que tienen una carga topológica +1/2 , generaban un mayor estrés en la zona, detonando la inducción de apoptosis, el proceso que lleva a la muerte de la célula y luego a su eliminación del tejido a través del proceso de extrusión. Este proceso que permite eliminar células del tejido es vital.

A partir de la publicación en la Revista Nature, el investigador Benjamín Loewe y sus colaboradores se interesaron en estudiar este tipo de tejidos epiteliales, con el objetivo de entender y cuantificar cómo se forma esta topología.

Usando un modelo de campo de fase, en el cual cada célula está representada  por un campo que toma un valor entre  0 (el valor que toma cuando se está ubicado fuera de la célula) y 1 (el valor que toma el campo en el interior de la célula). Entonces, al tener “n” células, hay “n” campos.

“En una primera etapa usamos este modelo para ver cómo se derretía el tejido a medida que hacíamos las células más o menos deformables o más móviles. También, lo usamos para hacer, por ejemplo, experimentos de microrreología, en los que poníamos una célula con el mismo campo pero más rígido, y sobre ella hacíamos fuerza para ver cómo se deforma y reacciona el material. Descubrimos que hay una fuerza mínima que se necesita para mover a esta célula más rígida a través del tejido. Lo interesante, es que constatamos que la velocidad de cada célula hace un balance de distintas fuerzas que actúan sobre ella”, explica el investigador.

La célula epitelial es un régimen donde las fuerzas viscosas son muchísimo más grandes que las fuerzas inerciales. Además, se ve afectada por la fuerza de fricción con el sustrato, la fuerzas que son producidas por otras células a su alrededor, la fuerza activa que surge de su capacidad de autopropulsión, entre otras.

Lo novedoso de esta publicación es que integró en los modelos la fuerza de fricción intracelular, por lo tanto, que ejercen las otras células alrededor.

“Si miráramos por un microscopio, veríamos que las células epiteliales quieren estar juntas y se enlazan entre sí. Al mover una contra la otra, si el movimiento es suficientemente lento, estos enlaces se tienden a romper y se libera energía en forma de calor. Nosotros nos propusimos simular cómo esta fricción afecta el orden nemático. Lo primero que hicimos fue hacer chocar dos células en las que su dirección no cambia en tres escenarios posibles, uno sin fricción, otro con fricción media y el último de fricción alta. Lo que constatamos es que en el primer escenario las células chocan y se alejan mucho más rápido, mientras que a mayor fricción, permanecen por más tiempo juntas ralentizando y arrestando la dinámica”, afirma el profesor Loewe.

Un segundo hallazgo destacado es que la fricción induce zonas de células que quieren ordenarse en una misma dirección, generando una dinámica colectiva de velocidades al interior del tejido.

Con esta información el equipo de investigadores modeló qué tan móviles son las células versus la fricción, midiendo  la difusión efectiva y concluyeron que a mayor difusión,  la célula se encuentra en un estado líquido, y a menor, en un estado sólido. Esto demostró que mientras más fricción tienes, necesitas mayor movimiento para poder “derretir” o deformar el tejido.

Luego, simularon el estado de las células en un sólido, un líquido y en la transición entre ambos estados.

En el estado sólido se observó que la dinámica celular está arrestada, no hay defectos y tampoco orden.

Al acercarse a la transición entre sólido y líquido, motivados por fricción celular, se observa un ordenamiento nemático, en el que las células se alinean en una misma dirección, y surgen los defectos +1/2 y -1/2. También se aprecia un segundo tipo de ordenamiento, el hexático, en el que el sistema tiende a una organización hexagonal. Este también presenta defectos topológicos denominados pares de disclinaciones 57 o dislocaciones.

Luego, en la fase líquida, surgieron más defectos disclinaciones, y desapareció el orden nemático.

“La formación de un orden hexanemático en el área de transición entre los dos estados, se explica porque para poder deformarte y alinearte necesitas una especie de flujo, necesitas algo de células que se quieran mover, entonces requieres una alta propulsión y poca fricción. Pero para extender este orden a un mayor número de células, necesitas fricción. Luego, se necesita la cantidad ideal de fricción. Al tratar de cuantificar este orden, que se da en la zona de transición, notamos que aumenta la incidencia de defectos de packing, propios del orden hexático. Al graficar la probabilidad de encontrar  en el mismo lugar defectos hexáticos de estructura 5-7 con defectos  nemático , encontramos que esta es significativamente más alta para los defectos de tipo +1/2.Esto se debe a que la estructura 5 -7 naturalmente acomoda la formación de este defecto +1/2 mientras que la naturaleza del defecto -1/2 no lo hace. Entonces naturalmente el tejido trata de incorporar, combinar estos dos defectos juntos. Entonces, la pregunta que nos surge es si es realmente el orden orientacional o es quizás un defecto de packing que coinciden entre esos dos los que producen esta zona que favorece la extrusión de las células muertas”, plantea el investigador.

Los patrones espaciotemporales en sistemas multicelulares son importantes para comprender la dinámica de los tejidos, por ejemplo, durante el desarrollo embrionario y las enfermedades. Aquí, se utilizó un modelo de campo multifásico para estudiar numéricamente el comportamiento de una monocapa casi confluente de células deformables con fricción intercelular.

La variación de la fricción y la motilidad celular impulsa una transición sólido-líquido, y cerca del límite de transición, se encuentra la aparición de un orden nemático local de deformación celular impulsado por flujos celulares que se alinean con el cizallamiento. La fricción intercelular contribuye a la viscosidad de la monocapa, lo que aumenta significativamente la correlación espacial en el flujo y, concomitantemente, el grado del orden nemático.

“También, mostramos que el orden hexático y nemático local están estrechamente acoplados y proponemos un modelo mecánico-geométrico para la colocalización de defectos nemáticos y 5 a 7 pares de disclinación, que son los defectos estructurales en la fase hexática. Dichos defectos topológicos coinciden con regiones de alta superposición entre células, lo que sugiere que pueden mediar en la extrusión celular de la monocapa, como se encontró experimentalmente. Nuestros resultados delinean una base mecánica para la reciente observación del orden nemático y hexático en colectivos multicelulares en experimentos y simulaciones y señalan una vía genérica para acoplar efectos topológicos y físicos en estos sistemas“, concluye el investigador.