Cómo los ultrasonidos dispersan partículas exprés
En un vaso de agua, los ultrasonidos crean burbujas diminutas. Estas crecen y se encogen, y a veces colapsan bruscamente, como una burbuja de jabón que estalla, pero miles de veces más rápido. Junto a estas burbujas flotan pequeñas partículas, por ejemplo, esferas de níquel del tamaño de una mota de polvo. Con cada movimiento, la burbuja las empuja, como un nadador que golpea el agua y genera ondas a su alrededor.
Para observar estos empujones, los científicos utilizaron rayos X de un acelerador de partículas. Tomaron imágenes cada pocos microsegundos, más rápido de lo que parpadea el ojo. En las imágenes se ve cómo la partícula se aleja de la burbuja. Midiendo la velocidad y la distancia, los investigadores calcularon la energía. Resultó que cuando la burbuja simplemente oscila, transfiere alrededor del 16% de su energía a la partícula, como si un nadador transmitiera parte de su fuerza a una ola que empuja una pelota. Y cuando la burbuja colapsa, la partícula recibe hasta el 26% de la energía. El colapso es el empujón más potente.
Estos empujones no son en vano. Gracias a ellos, las partículas se dispersan por todo el líquido y no se aglomeran en grumos. Esto ayuda a fabricar pinturas, cremas, materiales compuestos e incluso capas finas para electrónica. Si se aprende a controlar la energía de las burbujas, se podrán mezclar sustancias con mayor precisión y crear nuevos materiales.
Así, los ultrasonidos se convierten en una mano invisible que coloca las partículas con cuidado y rapidez. Y ahora sabemos cuánta energía se necesita para hacer este trabajo.
El colapso de una burbuja en un líquido puede generar temperaturas de miles de grados, como en la superficie del Sol, pero solo por un instante diminuto.