news

Identificant lleis universals en el comportament turbulent dels fluids actius

news image

UB papers 2021/10/13

Certes agrupacions de bacteris o teixits cel·lulars formen sistemes que s’anomenen fluids actius. Aquests fluids poden fluir espontàniament, sense haver de forçar-los des de l’exterior, perquè els seus components són capaços de generar forces i moure’s autònomament. Quan l’activitat és prou alta, els fluxos espontanis esdevenen caòtics, similars als observats en la turbulència dels fluids ordinaris. Una recerca de la UB, publicada a Physical Review X, identifica lleis universals en el comportament turbulent dels fluids actius.

Els fluxos caòtics dels fluids actius s’han anomenat turbulències actives pel fet que visualment s’assemblen a les turbulències ordinàries. L’estudi d’aquest fenomen és significatiu per al disseny de nanomotors i pot explicar fluxos complexos que s’observen en sistemes vius, com ara els que es produeixen quan es tanca una ferida. Segons apunten els autors de la recerca, els resultats a què han arribat «són rellevants perquè demostren que els fluxos de la turbulència activa, malgrat ser caòtics i molt complexos, es poden descriure per mitjà de lleis matemàtiques senzilles i genèriques».

Per fer-ho, han realitzat experiments amb uns fluids actius compostos per unes proteïnes del citoesquelet i enzims que els proporcionen l’energia necessària per generar forces i fluir espontàniament. Els investigadors, membres dels instituts de la UB, UBICS i IN2UB,  van crear una capa prima d’aquest material actiu envoltada de dos fluids passius: aigua i oli.

Concretament, van mesurar els fluxos del fluid actiu i van corroborar experimentalment l’existència de dos règims de fluid que ja havien predit teòricament. A més, els experiments van revelar un nou règim causat per l’acoblament de la capa activa amb els fluids passius que l’envolten. Per tant, aquest treball posa de manifest el paper essencial dels fluids passius que envolten el sistema actiu. Per explicar aquests resultats, els investigadors han formulat un marc teòric que, tenint en compte els efectes dels fluids passius, prediu les lleis de potències observades en els experiments.

Referència de l’article

B. Martínez-Prat, R. Alert, F. Meng, J. Ignés-Mullol, J. F. Joanny, J. Casademunt, R. Golestanian, i F. Sagués. «Scaling regimes of active turbulence with external dissipation»Physical Review X, 11, 031065, setembre de 2021. Doi: 10.1103/PhysRevX.11.031065

Tota la informació: https://www.ub.edu/web/ub/ca/menu_eines/noticies/2021/10/010.html