Un innovador avance científico ha surgido de la Universidad de Warwick, en el Reino Unido, donde un equipo de investigadores ha desarrollado un método pionero para predecir el movimiento de nanopartículas irregulares en la atmósfera. Este revolucionario enfoque, que se detalla en un reciente artículo publicado en el 'Journal of Fluid Mechanics Rapids', mejora notablemente la comprensión de un tipo de contaminación del aire que posee características peligrosas.

En nuestra vida diaria, estamos expuestos a innumerables partículas microscópicas que vagan por el aire, incluyendo hollín, polen, microplásticos y nanopartículas sintéticas. Algunas de estas partículas son tan diminutas que su inhalación puede llevar a problemas de salud graves, como enfermedades cardíacas, accidentes cerebrovasculares y diferentes tipos de cáncer.

A pesar de la diversidad de formas que presentan estos contaminantes, la mayoría de los modelos matemáticos utilizados hasta ahora los han tratado como esferas perfectas. Esta simplificación, que se debe a la facilidad de cálculo, ha complicado la capacidad de los científicos para rastrear y predecir el movimiento de partículas que, en realidad, son fundamentalmente más peligrosas debido a su irregularidad.

La investigación de la Universidad de Warwick ha cambiado esta narrativa al ofrecer un primer método accesible y efectivo para predecir el comportamiento de partículas en formas irregulares, abriendo un nuevo mundo de posibilidades para la modelización de la contaminación y otros fenómenos ambientales.

El profesor Duncan Lockerby, quien lidera el estudio, enfatiza la importancia de este trabajo: “Nuestro objetivo era claro: al poder predecir cómo se desplazan las partículas con una variedad de formas, tenemos la oportunidad de mejorar drásticamente las proyecciones sobre la contaminación atmosférica, la distribución de enfermedades y las reacciones químicas en la atmósfera. Este nuevo enfoque se fundamenta en un modelo antiguo pero sorprendentemente efectivo, haciéndolo más aplicable a partículas complejas.”

Este avance se basa en la modernización de un concepto muy antiguo en la ciencia de aerosoles conocido como el factor de corrección de Cunningham, creado en 1910, que buscaba entender cómo la resistencia al movimiento de partículas diminutas se desvía de las leyes convencionales de la física de fluidos. Si bien el premio Nobel Robert Millikan refinó este enfoque en los años 20, lo hizo con limitaciones que excluían partículas que no fueran esféricas.

La investigación reciente del profesor Lockerby reimagina esta idea, introduciendo un "tensor de corrección" que representa una amplia gama de fuerzas que afectan a partículas de diversas formas, eliminando la necesidad de ajustes empíricos previos.

El profesor Lockerby señala: “Este artículo recupera el espíritu del trabajo original de Cunningham, modernizándolo para permitir predicciones precisas sobre una amplia variedad de formas de partículas. Este enfoque no solo evita simulaciones complejas, sino que también establece un marco robusto para entender el movimiento de partículas no esféricas en la atmósfera, lo que resulta crucial para abordar problemas de salud pública vinculados a la contaminación y el cáncer.”

La nueva metodología establece una base sólida para el estudio del desplazamiento de partículas, abarcando áreas tan diversas como la calidad del aire, la modelización climática, la nanotecnología y la medicina. Este avance podría facilitar la comprensión de cómo los contaminantes se dispersan en entornos urbanos, el comportamiento de cenizas volcánicas y humo de incendios, así como la dinámica de nanopartículas en aplicaciones médicas y comerciales.

Para capitalizar este descubrimiento, la Escuela de Ingeniería de Warwick ha realizado una significativa inversión en tecnología de generación de aerosoles de última generación. Esta nueva instalación permitirá a los investigadores crear y analizar una gama más amplia de partículas irregulares en condiciones controladas, validando y ampliando las capacidades del método propuesto.