Las innovadoras estructuras de ondas de agua ofrecen nuevas herramientas para la manipulación de partículas

Un grupo internacional de científicos, entre los que se encuentran investigadores del Donostia International Physics Center (DIPC), ha desvelado la manera en que se controlan los patrones de ondas complejos —como vórtices de ondas y texturas de polarización topológicas (skyrmiones)— en una superficie de agua, y se abren así nuevas y apasionantes posibilidades en los campos de la hidrodinámica y la microfluídica. Estas estructuras, previamente exploradas en ondas de luz y sonido, tienen amplias aplicaciones en diversas áreas, desde la información cuántica hasta la astrofísica, y se han estudiado ahora en el ámbito del agua.

Las formas de onda topológicas destacan por su robustez, lo que las hace resistentes a pequeñas perturbaciones, y por sus notables propiedades dinámicas. En esta innovadora investigación publicada en Nature, un equipo internacional de científicos de la Universidad de Fudan (China), la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur), RIKEN (Japón) y el Donostia International Physics Center (DIPC) ha creado estas estructuras en ondas de gravedad centimétricas de la superficie del agua.

Más allá de la belleza de estos fenómenos, el equipo demostró su potencial práctico: la capacidad de manipular (es decir, atrapar, propulsar y hacer girar) partículas flotantes de diferentes tamaños (desde partículas milimétricas hasta una pelota de ping-pong). “Esto proporciona un equivalente en el ámbito de las ondas de agua a las técnicas de captura y manipulación óptica y acústica, que son de enorme importancia para el control de pequeñas partículas, desde átomos hasta microorganismos biológicos”, afirmó Konstantin Bliokh, profesor de investigación Ikerbasque en el DIPC.

La investigación abre un nuevo horizonte en la manipulación hidrodinámica, donde las formas de onda topológicas pueden revolucionar los métodos existentes en el manejo de partículas. Desde aplicaciones biotecnológicas hasta procesos industriales, la integración de estas técnicas podría conducir a avances significativos.