Efecto pétalo de rosa, uno de los mayores enigmas de las superficies biológicas
Una investigación española encontró la solución al misterio de los pétalos de rosa, lo cual ha abierto un mundo de posibilidades en la biología y en el desarrollo de nuevos materiales.
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Efecto pétalo de rosa, uno de los mayores enigmas de las superficies biológicas
Hace décadas que expertos en ciencia de materiales de todo el mundo trataban de dar respuesta a un curioso fenómeno de la naturaleza: el modo en que las gotas de rocío se adhieren a los pétalos de rosa sin caer, aunque la flor se encuentre boca abajo. Este fenómeno recibe el nombre de efecto pétalo de rosa.
Una investigación española encontró la solución al enigma, lo cual ha abierto un mundo de posibilidades en la biología y en el desarrollo de nuevos materiales.
La hoja del Lotus y el pétalo de rosa
Hay dos superficies vegetales muy singulares por su relación con el agua: el haz de la hoja del Lotus (Nelumbo nucifera), símbolo de pureza por sus propiedades autolimpiantes (efecto Lotus) y el haz del pétalo de rosa, por la enorme adherencia de las gotas (efecto pétalo de rosa).
Habitualmente, estos fenómenos se interpretaban considerando únicamente la rugosidad de las superficies y su condición hidrófoba y uniforme. Así sucedió en el artículo de Lin Feng publicado en 2008 en el que dio nombre a este fenómeno. Sin embargo, el enigma no resuelto hasta entonces era cómo la misma justificación científica podía explicar tanto la repelencia de las gotas de agua por las hojas del Lotus, como la adherencia de las gotas al pétalo de rosa.
Pétalos naturales en el laboratorio
En un estudio interdisciplinar entre diferentes centros de investigación españoles se utilizaron pétalos naturales para analizar –a la nanoescala– no solo la morfología (como hasta ahora), sino también las propiedades químicas de su mojado.
Con el microscopio electrónico de barrido (SEM) se observó que tanto la textura como la rugosidad de las superficies del pétalo (la cara de arriba/haz y abajo/envés) eran muy diferentes. Sin embargo, se mojaban de modo similar por las gotas de agua. Así que la rugosidad no sirvió para explicarlo todo. Había que mirar más profundamente para encontrar la clave del efecto pétalo de rosa.
El microscopio de fuerzas atómicas (AFM) resolvió el misterio
El análisis mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) dio la respuesta. La tecnología permitió analizar la superficie del pétalo a escala muy fina. De esta forma se descubrió que la superficie de los pétalos tiene rugosidad fractal en el rango entre cinco nanómetros y 20 micrómetros.
También se encontró que a escala nanométrica la superficie del pétalo tiene un teselado irregular, un patrón de figuras que se repite, y que recubre completamente la superficie.
Pero surgió algo más llamativo, y es que esa tesela íntima está formada por nano-zonas hidrofílicas e hidrofóbicas. Y con ello se resolvió el misterio de por qué el pétalo de rosa era hidrófobo pero adherente al agua a la vez. La existencia de pequeñas zonas hidrofílicas entremezcladas con áreas hidrófobas de mayor abundancia en la superficie de los pétalos de rosa permite a las gotas de agua (de naturaleza polar) adherirse, a pesar de que la superficie es hidrófoba por su gran rugosidad y porque la mayoría de la superficie lo es.
Por extraño que parezca, ambas caras del pétalo tienen la misma dimensión fractal y eso explica que las gotas de agua interaccionen de modo parecido, pese a que la rugosidad total es unas diez veces mayor en el haz que en la del envés. Con estos nuevos resultados se halló de forma natural la diferencia entre el efecto Lotus y el efecto pétalo de rosa.
