Bajo el título "Hysteretic Faraday Waves" (Ondas de Faraday Histeréticas), los dos científicos del Departamento de Física (DFI) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, junto a colegas del LIMSI-CNRS de Francia y de la Universidad de Hongik de Korea del Sur, presentaron su trabajo sobre la inestabilidad secundaria en ondas de Faraday que presenta histéresis, o sea, la capacidad de un sistema de conservar sus propiedades aún cuando el estímulo que las crea desaparece. La histéresis es entonces fundamental tanto en la dinámica de fluidos como en la formación de patrones.
“La dinámica de los fluidos tiene una importancia mayor en la industria”, explicó Nicolas Perinet, postdoctorante del DFI, ya que "determinar cómo se forman y controlan patrones es vital, pues éstos se encuentran y desarrollan en todos los medios (en tejidos biológicos, en la atmósfera, en dunas, en las estrellas, en los cristales líquidos, etc.)".
En tanto para Claudio Falcón, profesor del DFI, la particularidad de este trabajo se basa en encontrar un mecanismo para la aparición de la histéresis, que antes no existía, lo que tiene posibles aplicaciones “en el control de estas ondas y sus posibles consecuencias como por ejemplo la eyección de gotas y generación de patrones para la impresión controlada de tinta”.
Las ondas de Faraday representan un sistema bien conocido de formación de patrones en fluidos, que Perinet explicó como “un recipiente que contiene una capa de algún fluido que es vibrada verticalmente y de manera periódica. Existe una amplitud de vibración donde la superficie del fluido (que es inicialmente plana) empieza a deformarse y generar ondas que se organizan en patrones con variadas formas, estructuras y tamaños”, detalló, por lo que plantean explicar el modo en que estos patrones aparecen, crecen y se ordenan.
“Nuestro trabajo trata de un cambio de comportamiento repentino cuando se aumenta la amplitud de vibración. Las ondas son objeto de un cambio notorio en su amplitud y en su forma. Hay un fenómeno de histéresis, que significa que una vez que obtengo estas ondas de gran amplitud, si bajo la vibración, el salto de amplitud de las ondas hacia ondas más chicas se hará a una vibración más baja que la del otro salto”, comentó Perinet.
Por su parte, el profesor Falcón explicó que lo que han propuesto es una explicación de este fenómeno. “Encontramos una manera de entender físicamente por qué ondas en la interfase entre dos fluidos que aparecen al ser forzadas mediante vibración pueden exhibir dos amplitudes muy diferentes. La explicación es sencilla: para capas muy delgadas de fluido, la fuerza de roce viscoso que éste produce al frotarse con el fondo aumenta fuertemente, lo que se compensa aumentando la fuerza hidrostática cambiando la altura de la onda en la interface”, dijo el académico.
Perinet agregó que para su investigación crearon un código numérico, al que llamaron BLUE, y permite hacer simulaciones numéricas masivas de fluidos complejos, por lo que debieron procesarse en el súper computador Leftraru que se encuentra en el Laboratorio Nacional de Computación de Alta Capacidad (NLHPC) de la Universidad de Chile.
Este estudio es parte de un proyecto más grande que trata del efecto de perturbaciones controladas sobre las ondas de superficie, y que implicó un trabajo de tres años. De hecho, Perinet señaló que “ahora estamos en la segunda parte de nuestro trabajo que consiste a agregar obstáculos regulares al fondo plano del recipiente. Se ven fenómenos extraños que intentamos de explicar”, concluyó.