Nuevos desafíos en colaboración experimental entre equipo de plasmas UC e investigadores de Universidad de Notre Dame
Imágenes extraídas de P Rumbach et al, Plasma Sources Sci Technol 28, 105014 (2019)
Durante los últimos días de octubre el grupo de Plasmas de la Pontificia Universidad Católica de Chile recibió la visita del Profesor David Go, del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Notre Dame, en el marco de un proyecto conjunto de colaboración entre nuestras universidades.
El académico del Instituto de Física Felipe Veloso y el Profesor Go han desarrollado una estrategia particular, montando un experimento idéntico en cada uno de sus laboratorios, en Estados Unidos y Chile. De esta forma, pueden replicar los resultados de investigación y evaluar su validez, así como optar por caminos experimentales diferentes y comparar los resultados obtenidos.
“Trabajar con experimentos gemelos no es tan común, pero en cierto tipo de investigación es fácil de implementar. En nuestro caso, el experimento que tenemos y las técnicas de medición que utilizamos son sencillas de replicar. Lo que hace interesante a nuestra colaboración, más allá del equipamiento, es la pregunta científica que tratamos de responder y las hipótesis que logramos formular en conjunto”, explica David Go.
La interrogante que mueve esta colaboración es entender la naturaleza de los patrones que se generan en la interfaz entre un plasma y un medio líquido que interactúan entre sí.
¿Qué es un plasma?
Un plasma es un gas ionizado. Se puede ejemplificar con un rayo, que ioniza el aire de la atmósfera, y nuestro Sol, que es una gran esfera de plasma.
En esta colaboración han optado por utilizar plasmas de baja temperatura, que son particulares, porque incluso bajo ciertas condiciones, se pueden tocar y mirar a simple vista. En estos casos, se caracterizan por generar una gran variedad de reacciones físicas y químicas, lo que permiten el funcionamiento de objetos tan cotidianos como los televisores de plasma.
La ciencia ha demostrado que se puede ir mucho más allá, y tener nuevos métodos de síntesis con estos plasmas para estudiar formación de nanomateriales o compuestos químicos. En el caso de esta colaboración, usamos plasmas en contacto con líquidos con ciertas características. “Una de las formas de hacerlo es poniendo el químico o el elemento en el que quieres generar una reacción en un medio líquido, como agua. Luego, lo expones al plasma y se genera una interacción en la superficie, en la que se observan una serie de patrones. Junto a los investigadores chilenos buscamos entender cuál es la naturaleza de esa interacción desde una perspectiva física, con el objetivo de diseñar sistemas que permitan generar nuevos químicos de una forma óptima”, afirma el académico de la Universidad de Notre Dame.
Al ejecutar este tipo de experimentos se observa que el plasma se autoorganiza en patrones y formas vistosas, como anillos, manchas y flores. Lo mismo sucede en otros casos de la naturaleza, como por ejemplo las venas de las hojas de los árboles, que se autoorganizan para movilizar nutrientes de forma eficiente.
¿Por qué se generan esos patrones en la naturaleza, y particularmente en la interfaz del plasma con un medio líquido? ¿Qué determina la transición de un patrón a otro? ¿Es posible manipularlos para optimizar su eficiencia de transporte de elementos? ¿Podría la comprensión de estas dinámicas permitir su uso para sintetizar químicos que permitan aplicaciones como atacar células tumorales o purificar agua? Estas son las interrogantes que mueven esta colaboración y el estudio de este sistema complejo en el que interactúan ambos elementos.
