La teoría del caos explica la dinámica de los fluidos a escala microscópica

Los problemas derivados de mezclar fluidos a escala micrométrica pueden ser resueltos por unas abstractas ideas matemáticas que se empezaron a difundir en los años 1980, las cuales también pueden revolucionar la dinámica de fluidos. La mezcla de fluidos a muy pequeña escala afecta a gran parte de la técnica, desde las impresoras de chorro de tinta hasta el análisis del ADN o ácido desoxirribonucleico. Por eso los investigadores estudian desde hace tiempo nuevas tecnologías para hacerlo. Por ejemplo, se investiga el llamado «laboratorio en un chip», pero un nanolaboratorio no es sólo cuestión de miniaturización, porque mezclar cantidades muy pequeñas de dos fluidos presenta otras dificultades. El profesor Steve Wiggins, matemático de la universidad inglesa de Bristol, explica: «Cuando echamos nata líquida al café dejándola resbalar sobre el revés de una cuchara, se forma una capa sobre el café. Si queremos mezclar los dos líquidos, basta con meter la cuchara y dar vueltas. Eso crea una turbulencia que hace que los líquidos se mezclen. Pero cuando la cantidad de líquidos que queremos mezclar es pequeñísima, las cosas son muy distintas, pues ahí los líquidos se comportan de manera muy diferente. Y ahí precisamente es donde entra la teoría del caos, que nos da la clave de ese comportamiento». El profesor Wiggins y su colega, el profesor de química de la Northwestern University de Estados Unidos, Julio Ottino, hablaron ya de las «mezclas caóticas» hace unos 20 años y recientemente han vuelto a otras teorías anteriores y más abstractas, los llamados «mapas retorcidos ligados», que se pueden aplicar para explicar las mezclas de fluídos a pequeña escala. Muchos de los micromezcladores que se utilizan en la actualidad están formados por varios segmentos de distintas características geométricas. Los mapas retorcidos describen el movimiento de las partículas sometidas a un torbellino en uno de los segmentos, mientras que los mapas retorcidos ligados describen el movimiento total a través de todos esos segmentos. Estudiando estas estructuras, Wiggins y Ottino han llegado a la conclusión de que describen muy bien las propiedades de las micromezclas y podrían revolucionar esta técnica, pues evitarían la estrategia típica de prueba y error, que resulta muy cara e influye negativamente en el desarrollo de los proyectos. Estos trabajos han sido objeto de un interesante artículo publicado recientemente en la prestigiosa revista Science.